CN101683016B - 用于将具有电路或类似物的平面衬底固定在安装位置中的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于将具有电路或类似物的平面衬底固定在安装元件中的安装位置中的方法，其中，保持件为了固定对平面衬底加载。本发明提出，采用可激活的扩张件作为保持件。本发明还涉及一种特别是用于实施所述方法的装置，该装置包括至少一个具有电路(5)或类似物的平面衬底(4)，该平面衬底固定在安装元件(1)上的安装位置中，其中，保持件(20)为了固定对所述平面衬底加载。在这里，所述保持件(20)被设计成可激活的扩张件(21)。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于将具有电路或类似物的平面衬底固定在安装元件上的安装位置中的方法，其中，保持件为了固定对平面衬底加载。此外，本发明还涉及一种特别是用实施该方法的装置，该装置包括至少一个具有电路或类似物的平面衬底，该平面衬底固定在安装元件上的安装位置中，其中，保持件为了固定对平面衬底加载。
背景技术
具有电路或类似物的平面衬底是已知的，例如，这些平面衬底被设计成用于实现电子电路的印刷电路板/薄板。在通常情况下，这些平面衬底需要与布置在其上的线路一起保持在确定的安装位置中，例如保持在安装框或壳体中，其中，特别是后者也用于对位于平面衬底上的线路起屏蔽作用。目前，这样的平面衬底特别是印刷电路板以各种方式安装在壳体中。通常地，这是通过用螺丝拧紧、填密、用夹子夹牢或者通过夹紧在壳体部分之间来进行安装。对此不利的是，由现有技术已知的这些固定方法通常是通过印刷电路板的相对较小的表面部分来实现，例如在用螺丝拧紧时支撑是通过螺钉头来实现，该螺钉头具有相对印刷电路板的总面积而言较小的支撑面。因此，局部有较大的力作用于印刷电路板上，这些较大的力会导致很大的应力。因此，印刷电路板受到以或大或小的不均匀程度分布的非常大的机械负荷，这可能对印刷电路板的使用寿命产生负面影响。此外，为了以常规的方式容纳印刷电路板，壳体造型必须具有相对比较复杂地形成的支撑部，这些支撑部例如用于容纳螺钉。另外，对于常规的固定方法来说，要求印刷电路板必须在壳体内部中总体上是可直接到达的。正是在大面积和/或复杂的印刷电路板的情况下，这些壳体必须被设计成多件式。这增加了成本并且增加了消耗，特别是在如下情况下更是如此，即，像例如在应用于简陋的环境条件下，比如应用于汽车发动机舱中所必需的那样，壳体必须具有提高的密封功能。
发明内容
本发明的目的在于，提供具有电路的平面衬底在安装元件上的可靠、简单且价廉的固定方案，其中，该固定方案克服了上述缺点。
为此，本发明提出一种用于将具有电路或类似物的平面衬底固定在安装元件上的安装位置中的方法，其中，保持件为了固定对平面衬底加载。在这里，本发明提出了，采用可激活的扩张件作为保持件。该保持件在此具有这样的任务，即，对平面衬底施加力以将其固定在安装元件上的安装位置中。采用扩张件作为保持件，该扩张件是可激活的。这里指的是，在扩张件暂时占据一个未扩张的位置以后，在施加一定的冲量之后或者说在产生启动效应之后，扩张件开始扩张过程。通过这种激活在一定程度上使扩张件开始扩张或者说引起扩张件扩张。可以由扩张件通过较大的表面或者说较大的部分对平面衬底加载，这使得平面衬底中的受力分布均匀并且避免了点负荷。
在一种优选的实施方式中，平面衬底以夹紧的方式由扩张件加载。这里指的是，扩张件夹紧平面衬底，其中，可以在平面衬底的双面上进行夹紧，或者特别是在支撑在安装元件上的条件下也可以只在单面上进行。以这种方式，避免使用螺纹连接件、夹子等。
在一种方法设计方案中，扩张件通过温度加载、振动加载、介质加载，特别是借助于气体和/或液体来激活。扩张件暂时处于它的未扩张的位置中并且在一定程度上不起作用。只有在通过温度、振动(例如超声)，通过介质，特别是通过气体和/或液体进行加载之后，扩张件开始扩张并发挥期望的作用。在这里，激活措施的选择取决于扩张件的类型或者说扩张件所选自的材料组。特别地，也可以从多种以替代或累加的方式被考虑的激活措施中，选择对于相应的应用和相应选取的扩张件来说实现最简单和/或最有利的操作的那种激活措施。
在另一种方法设计方案中，通过时间推移来激活扩张件。例如，可以使用这样的扩张件，该扩张件在其制造过程结束之后或者说在前面的与衬底固定无关联的激活之后，经过一定时间之后开始扩张和/或经过一定时间之后达到一定的扩张程度。那么，在这里需要以合适的方式监视时间分量并在适当的时刻使用相应老化的扩张件。
在一种方法设计方案中，采用化学硬化件作为扩张件。这样的化学硬化件具有这样的优点，即它们容易制造并且由于它们的化学成分允许以期望的简单方式进行上述的激活。通过这些化学硬化件硬化，它们可靠地将固定的平面衬底固定在它的安装位置中，而不会再次离开在硬化之后占据的位置。特别地，这样即使在受到冲撞且施加力的条件下也可以产生平面衬底在其安装位置中的颤动很小或者无颤动的固定。施加力是在避免出现点负荷的条件下大面积地进行。
在一种优选的方法设计方案中，采用泡沫特别是环氧泡沫作为扩张件。环氧泡沫在现有技术中是已知的且容易得到。特别地，可以按照对于相应的应用来说具有期望特性的组成来制造环氧泡沫。此外，环氧泡沫起绝缘作用，从而布置在平面衬底上的元件和/或导体线路可以直接与环氧泡沫接触。
在另一种方法设计方案中，采用能够通过温度激活的形状记忆件作为扩张件。作为这种扩张件的形状记忆件是已知的。这里指的是这些材料，它们可以被置于一种或多种确定的形状并且在施加一定的冲量或激励之后呈现这种或另一种形状。这些形状记忆件的形状呈现往往是可逆的，因此也可以产生平面衬底的可逆式固定。
在一种优选的方法设计方案中，采用形状记忆合金作为保持件。形状记忆合金是一种金属合金，该金属合金具有已描述的形状记忆，其中，在开始时即在制造和加工形状记忆合金的时刻就通过合金结构确定了，在合金转变之前和之后应当占据那种几何构造。
在一种特别优选的方法设计方案中，采用由形状记忆合金材料构成的弹簧元件作为扩张件。这样的弹簧元件具有如下优点，即，它们通过较大的表面并且在除了改变形状记忆的几何构造之外还施加弹簧预紧力的条件下对平面衬底加载。以这种方式，通过弹簧作用附加地实现了抗震、防止颤动的固定。
另外，本发明提出一种装置，其特别是用于实施上述方法，该装置包括至少一个具有电路或类似物的平面衬底，该平面衬底固定在安装元件上的安装位置中，其中，保持件为了固定对平面衬底加载。在这里，保持件被设计成可激活的扩张件。如上面针对方法所述，保持件是一种可激活的扩张件，也就是一种这样的扩张件，它的几何构造在激活之后发生改变，特别是扩大。在启动效应(该启动效应在一定程度上起到启动信号的作用)产生影响之后，扩张件以在空间中蔓延开的方式发生变化。通过扩张件的这种扩大，实现了对平面衬底加载力，其中，扩张件由此固定平面衬底。
在一种优选的实施方式中，安装元件被设计成安装壳体。原则上，可考虑所有可想到的现有技术中已知的安装元件，特别是这样的安装元件，它们的一个或多个面是敞开的或者它们只是部分地或者分段地包围、围绕或以其他方式保持平面衬底。特别地，例如已知的19寸插入式框架或者类似安装元件是可想到的。但是，安装元件优选被设计成安装壳体，也就是这样的壳体，在这些壳体中放入平面衬底。因此，平面衬底在它应当被固定的安装位置上至少大部分地由该壳体包围。
在一种优选的实施方式中，安装壳体具有用于平面衬底的至少一个表面的支撑部，其中，保持件以夹紧的方式对平面衬底的相对的表面加载。因此，平面衬底部分地通过一个表面支撑，其中，该支撑部形成于或设置在安装壳体的内面上。也就是说，平面衬底在一定程度上通过这个表面位于支撑部上或紧靠在支撑部上。平面衬底与这个表面相对的表面(也就是平面衬底的另一面)以夹紧的方式由保持件加载。通过夹紧方式的加载，得到了平面衬底通过夹紧作用的固定，该夹紧作用是在就是位于平面衬底的这个表面上的支撑部与位于平面衬底与这个表面相对的另一个表面上的保持件之间产生，其中，保持件本身支撑在平面衬底与安装壳体面对平面衬底的部分之间。因此，平面衬底在这个区域内只通过夹紧作用保持，该夹紧作用通过保持件和支撑部来施加。
在另一种优选的实施方式中，安装壳体具有主壳体和壳体盖。在这里，主壳体是指安装壳体在其中放入平面衬底的部分，该部分包围平面衬底。例如，这里指的是一种实施方式，该实施方式只在单个面是敞开的，其中，该面通过壳体盖封闭。
在一种特别优选的实施方式中，平面衬底固定在壳体盖上并且在主壳体的区域内由保持件加载。因此，保持件布置在主壳体的区域内，而平面衬底固定在壳体盖上。这使得可以简单地通过操作壳体盖将平面衬底放置例如推入到主壳体中，其中，通过保持件的加载是在主壳体区域内进行。因此，在通过操作壳体盖同样将平面衬底放入主壳体中之前，保持件布置在主壳体中或者放置到该主壳体中。在放入平面衬底之后，可以激活保持件即扩张件，从而在主壳体内发生夹紧作用并由此发生平面衬底的固定。以这种方式也将壳体盖保持在主壳体上(因为该壳体盖与平面衬底连接并且该平面衬底固定在主壳体内)。在对主壳体和壳体盖的几何构造进行适合的设计的情况下，在此也可密封地保持壳体盖。
在另一种优选的实施方式中，主壳体具有一种几何构造，在该几何构造中，保持件布置在不可到达或者难以到达的区域内。特别地，在主壳体例如被设计成罐形时就是这种情况，其中，当然，罐形不仅是指具有大致为圆形的横截面的实施方式，而且也指具有矩形或多边形横截面的实施方式。罐形的实施方式是指主壳体在纵向长度上是封闭的，壳体盖因此布置在窄面/端面上，而不是布置在壳体的纵向面上。因此，壳体盖相对于主壳体的总大小而言较小，从而平面衬底必须放入壳体的深处。在这里，经常令人期望的是，特别是在平面衬底与壳体盖连接的情况下，在与壳体盖相对的端部处(也就是在不能顺利到达的主壳体深处中)固定平面衬底，而这很难或根本不能用现有技术中已知的用螺丝拧紧和用夹子夹牢的方法来实现。如果在那里相反地放入扩张件形式的保持件，特别是使得在保持件的相对位置中存在平面衬底支撑部，平面衬底在放入时可以放置在该支撑部上，那么在激活扩张件之后可获得非常好的夹紧和固定。
其他有利的实施方式可由从属权利要求及其结合中得出。
附图说明
下面借助实施例和附图详细说明本发明。
图1示出了在保持件激活之前的由主壳体和壳体盖构成并且带有放入的平面衬底的安装壳体；
图2示出了在保持件激活之后的同一个壳体；以及
图3示出了同一个壳体，其中，保持件被设计成由形状记忆合金材料构成的弹簧元件。
具体实施方式
图1示出了在安装元件1即具有壳体盖2的安装壳体3中布置在平面衬底4上的电路5。在这里，该电路例如按照元件7的系统排列焊接在被设计成印刷电路板的平面衬底4上。安装壳体3被设计成罐形的壳体8，也就是这样的壳体，该壳体具有主壳体9，该主壳体的壳体开口10布置在窄面11上。在放入布置在平面衬底4上的电路5之后，借助壳体盖2封闭壳体开口10。在与壳体开口10相对的壳体面12上，安装壳体3具有支撑部13，平面衬底4在安装位置上以一个表面14支撑在该支撑部上。因此，平面衬底4以一定的方式放置在支撑部13上。在平面衬底4靠近壳体盖的端部15处，平面衬底4与壳体盖2例如通过焊牢在平面衬底4中的穿过壳体盖2的接触插头16连接。因此，平面衬底在操作壳体盖2时同样受到操作，因为平面衬底通过接触插头16与壳体盖2机械连接并且因此可以通过壳体盖2而被移动。特别是为了将平面衬底4放入罐形壳体8中，这是很有意义的，因为壳体盖2允许简单地操作平面衬底4，特别是允许平面衬底插入夹紧区域17中，该夹紧区域在支撑部13和与之隔开地位于对面的布置在安装壳体3内部的相对支撑部18之间形成。保持件20在支撑部13的相对位置上设置在相对支撑部18上，因此相对支撑部18在这里用作保持件支座19。保持件20是扩张件21，该扩张件以未扩张的形式存在。特别地，扩张件是环氧泡沫件22。在该图中，平面衬底4已被放入安装壳体3中，其中，平面衬底一边放置在支撑部13上，而在另一边通过盖在主壳体9上的壳体盖2和穿过壳体盖2的接触插头16保持。保持件20在这里尚未起作用。
图2示出了同一设置，其中，现在，平面衬底4在其与壳体盖2相对的端部23处在顶面上由作为保持件20的现在已扩张的扩张件21加载。在这里，扩张件21一边支撑在相对支撑部18上，而另一边支撑在平面衬底4上，其中，平面衬底4以其位于底面且背向扩张件21的表面14支撑在支撑部13上。通过扩张件21即保持件20的扩张，因此在保持件20与支撑部13之间产生对平面衬底4的夹紧作用，该夹紧作用将平面衬底4固定在安装位置上。
图3示出了同一设置，因此就这点来说可参照图1和图2。但是在这里，采用由形状记忆合金构成25的弹簧元件24作为保持件20或者扩张件21。弹簧元件24因此构成形状记忆件26，该形状记忆件在相对支撑部18与支撑在支撑部13上的平面衬底4之间产生前面描述的夹紧作用。因此，平面衬底4的固定一边通过布置在夹紧区域17内的形状记忆件26的夹紧作用来产生，而另一边通过它与穿过壳体盖2并与壳体盖2连接的接触插头16的机械连接来产生，其中，壳体盖2插在主壳体9上。正是由于平面衬底4通过接触插头16机械固定在壳体盖2上，在使用形状记忆件26时可以实现特别简单的操作，因为形状记忆件26例如通过温度影响激活，但是此时带有布置在其上的电路5的平面衬底4尚未放入主壳体9中。通过激活，形状记忆件26开始以在空间中蔓延的方式发生变化，也就是特别是所述的弹簧元件24沿轴向延长。在达到弹簧元件24在支撑部13上的支点之前(也就是在达到期望的延长量之前)，简单地将壳体盖2盖在主壳体9上，从而借助壳体盖2将平面衬底4放入主壳体9中。在这里，由于主壳体9和平面衬底4的几何构造，特别是由于相应的空间大小，平面衬底4的端部23强制运动至夹紧区域17中，在该夹紧区域中，该端部在顶面上由正在扩张的弹簧元件24加载。在所述的通过扩张件对平面衬底4的夹紧的情况下，获得了平面衬底4在支撑面13上的非常好特别是大面积的支撑，该支撑面可以通过主壳体9的较大长度来形成，并且在这里，该支撑面的制造与现有技术中已知的螺钉支撑部或夹子支撑部相比明显更加简单和价廉。同时，与用螺丝拧紧或用夹子夹牢的情况相比，通过扩张件21的力加载是在明显更大的面积上进行，从而避免了平面衬底4出现不受欢迎的基本上为点状的机械应力。以这种方式，保证了平面衬底4在安装壳体3内的简单、可靠且操作容易的固定。
Claims (12)
1.用于将具有电路的平面衬底固定在安装元件上的安装位置中的方法，其中，保持件为了固定对所述平面衬底加载，采用通过温度加载可激活的扩张件作为保持件，以及所述扩张件通过激活开始扩张，其特征在于，所述安装元件被设计成安装壳体，所述安装壳体具有主壳体和封闭该主壳体的壳体盖，以及所述平面衬底在一端机械地固定在所述壳体盖上并且在与所述壳体盖对置的一端在所述主壳体的区域内由所述保持件加载，其中平面衬底插入夹紧区域中，该夹紧区域在支撑部和与之隔开地位于对面的布置在安装壳体内部的相对支撑部之间形成，平面衬底由作为保持件的已扩张的扩张件加载，扩张件一边支撑在相对支撑部上，而另一边支撑在平面衬底上，使得平面衬底以其位于底面且背向扩张件的表面支撑在支撑部上。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述平面衬底以夹紧的方式由所述扩张件加载。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述扩张件通过时间推移来激活。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，采用化学硬化件作为扩张件。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，采用泡沫作为扩张件。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，采用环氧泡沫作为扩张件。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，采用能够通过温度激活的形状记忆件作为扩张件。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，采用形状记忆合金作为保持件。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，采用由形状记忆合金材料构成的弹簧元件作为扩张件。
10.一种用于将具有电路的平面衬底固定在安装元件上的安装位置中的装置，其用于实施如前述权利要求中的一项或多项所述的方法，所述装置包括至少一个具有电路的平面衬底(4)，该平面衬底固定在安装元件(1)上的安装位置中，其中，保持件(20)为了固定对所述平面衬底加载，所述保持件(20)被设计成通过温度加载可激活的扩张件(21)，以及所述扩张件(21)通过激活开始扩张，其特征在于，所述安装元件(1)被设计成安装壳体(3)，所述安装壳体具有主壳体(9)和封闭该主壳体(9)的壳体盖(2)，以及所述平面衬底(4)在一端机械地固定在所述壳体盖(2)上并且在与所述壳体盖对置的一端在所述主壳体(9)的区域内由所述保持件(20)加载，其中平面衬底(4)插入夹紧区域(17)中，该夹紧区域在支撑部(13)和与之隔开地位于对面的布置在安装壳体(3)内部的相对支撑部(18)之间形成，平面衬底(4)由作为保持件的已扩张的扩张件(21)加载，扩张件(21)一边支撑在相对支撑部(13)上，而另一边支撑在平面衬底(4)上，使得平面衬底(4)以其位于底面且背向扩张件(21)的表面(14)支撑在支撑部(13)上。
11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，以及所述保持件(20)以夹紧的方式对相对的所述平面衬底(4)的表面(14)加载。
12.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述主壳体(9)具有一几何构造，在该几何构造中，所述保持件(20)布置在不可到达的区域内。
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