CN102387688A

CN102387688A - 安装电路卡组件

Info

Publication number: CN102387688A
Application number: CN2011103054527A
Authority: CN
Inventors: W·托马斯; R·亚克林; T·J·万德里; J·M·伊斯利克; J·布罗尔特; P·C·杨劳
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2010-08-27
Filing date: 2011-08-27
Publication date: 2012-03-21
Anticipated expiration: 2031-08-27
Also published as: US20120051006A1; EP2424340A3; EP2424340A2; US8638568B2

Abstract

公开了一种具有壳体的安装电路卡，电路卡组件(“CCA”)使用粘合剂沿CCA的至少一个边缘部分附连到壳体，其中该组件包括与粘合剂接触的CCA的至少一个锯齿状边缘部分，或者与粘合剂接触的该壳体的至少一个沟道部分，或者与粘合剂接触的CCA的锯齿状边缘部分和壳体的沟道部分两者的结合。

Description

安装电路卡组件

技术领域

本发明总体上涉及电路卡组件，并且更具体地涉及安装到支座或壳体的电路卡组件。

背景技术

电路卡组件(CCA’s)或印刷电路板(PCB’s)通常安装到壳体或支座结构(应当指出，虽然术语CCA可用于指代具有物理附连且电气连接到其上的电子元件的PCB，但是所述术语通常可互换地使用并且可相对于这里公开的内容可互换地使用)。这样做有多种理由，包括提供热沉以管理在CCA的操作期间产生的热量和/或提供接近系统元件的安全位置，操作期间CCA的电子电路与系统元件互动。

一种安装CCA到壳体的方法是罐装CCA到由壳体保持的树脂中。然而，罐装CCA到壳体中在许多情况下不是可用的解决方案，归因于许多问题，例如：不能容易地从壳体拆卸CCA以便修理或者更换从而需要更换整个安装组件；固化其中罐装CCA的树脂块所需的延长时间(这对于大批量快速制造(例如在机动车辆领域)通常是不能接受的)；与固化树脂块相关的尺寸稳定性问题(例如，收缩，破裂等)；树脂块的弱导热率，其能够妨碍CCA传送热量到热沉用于热量管理目的的能力；以及与提供穿过树脂块接地的电气路径相关的困难。

相应地，装配硬件(例如螺钉)通常用于安装CCA’s或PCB’s到壳体。装配螺钉提供某些优势，例如易于从壳体拆卸CCA用于修理或更换。然而，装配螺钉的使用也引起许多问题。使用装配螺钉以将CCA固定到壳体的一个问题是它们导致CCA的弯曲，从而产生应变。为了将CCA合适地固定到壳体，通常需要多个装配螺钉。如果安装CCA用于遭受振动的环境，这可能需要将CCA的模态响应(modal response)调整高于环境振动的共振频率的至少一个倍频程以提供避免过早的振动引起的CCA失效，这可能需要更多的装配螺钉。这种多个装配螺钉的使用进一步加剧了CCA的弯曲和得到的应变。CCA上螺钉引起的应变在靠近每个螺钉的区域最大，其能够导致这些区域的电子元件或焊接电连接的过早失效。为避免这些电连接失效的尝试包括增加附加层至PCB结构以减轻应变，其增加了成本。管理由装配螺钉引起的应变的另一种技术是设计CCA在螺钉装配位置具有“不许入内”(keep-out)区域。电学元件和连接路径不许进入这些“不许入内”区域，导致增加了CCA的占地面积尺寸，这既增加了成本又通常在其中将要整合CCA的系统上设置不希望的设计限制。

相应地，需要提供一种不需遭受上述问题的安装CCA或PCB。

发明内容

在本发明的一个示例性实施例中，提供一种具有壳体的安装电路卡，该壳体具有CCA，其使用粘合剂沿CCA的至少一个边缘部分附连到壳体，其中该组件包括与粘合剂接触的该CCA的至少一个锯齿状边缘部分，或者与粘合剂接触的该壳体的至少一个沟道部分，或者与粘合剂接触的CCA的锯齿状边缘部分和壳体的沟道部分两者的结合。

在本发明的另一个示例性实施例中，提供一种制造安装电路卡组件的方法，包括步骤：将电路卡组件和壳体并置，且沿其至少一个边缘部分施加粘合剂以使粘合剂与壳体和电路卡组件接触，其中该组件包括与粘合剂接触的电路卡组件的至少一个锯齿状边缘部分，或者与粘合剂接触的至少一个，或者与粘合剂接触的电路卡组件的锯齿状边缘部分和壳体的沟道部分两者的结合；以及固化该粘合剂。

解决方案1、一种安装电路卡组件，包括：

壳体；以及

电路卡组件，使用粘合剂沿电路卡组件的至少一个边缘部分附连到壳体；

其中，该组件包括至少一个附连增强特征，包括与粘合剂接触的电路卡组件的至少一个锯齿状边缘部分，或者与粘合剂接触的壳体的至少一个沟道部分，或者其组合。

解决方案2、如解决方案1所述的安装电路卡组件，其中，所述至少一个附连增强特征包括与粘合剂接触的电路卡组件的至少一个锯齿状边缘部分。

解决方案3、如解决方案1所述的安装电路卡组件，其中，所述至少一个附连增强特征包括与粘合剂接触的壳体的至少一个沟道部分。

解决方案4、如解决方案1所述的安装电路卡组件，其中，所述至少一个附连增强特征包括具有与粘合剂接触的电路卡组件的锯齿状边缘部分和壳体的沟道部分两者的至少一个部分。

解决方案5、如解决方案1所述的安装电路卡组件，其中，该粘合剂是辐射可固化粘合剂。

解决方案6、如解决方案5所述的安装电路卡组件，其中，该粘合剂是UV可固化粘合剂。

解决方案7、如解决方案1所述的安装电路卡组件，其中，所述至少一个锯齿状边缘包括沿该电路卡组件的边缘部分的多个圆形开口。

解决方案8、如解决方案1所述的安装电路卡组件，其中，该壳体的所述至少一个沟道部分具有相对于沟道部分的底部升高且靠近所述底部的升高表面。

解决方案9、如解决方案8所述的安装电路卡组件，其中，该电路卡组件与该壳体的该升高表面直接接触。

解决方案10、如解决方案1所述的安装电路卡组件，其中，电路卡组件是四边的正方形或矩形，并且包括沿所述四边中每个的边缘部分的至少一个所述附连增强特征。

解决方案11、一种制造安装电路卡组件的方法，包括步骤：

将电路卡组件和壳体并置，且沿其至少一个边缘部分施加粘合剂以使粘合剂与壳体和电路卡组件接触，其中该组件包括至少一个附连增强特征，包括与粘合剂接触的电路卡组件的至少一个锯齿状边缘部分，或者与粘合剂接触的壳体的至少一个沟道部分，或者其组合；以及

固化该粘合剂。

解决方案12、如解决方案11所述的制造安装电路卡组件的方法，其中，所述至少一个附连增强特征包括与粘合剂接触的电路卡组件的至少一个锯齿状边缘部分。

解决方案13、如解决方案11所述的制造安装电路卡组件的方法，其中，所述至少一个附连增强特征包括与粘合剂接触的壳体的至少一个沟道部分。

解决方案14、如解决方案11所述的制造安装电路卡组件的方法，其中，所述至少一个附连增强特征包括具有与粘合剂接触的电路卡组件的锯齿状边缘部分和壳体的沟道部分两者的至少一个部分。

解决方案15、如解决方案11所述的制造安装电路卡组件的方法，其中，该粘合剂是辐射可固化粘合剂并且固化步骤包括暴露该粘合剂于辐射。

解决方案16、如解决方案14所述的制造安装电路卡组件的方法，其中，该粘合剂是UV可固化粘合剂且该固化步骤包括暴露该粘合剂于UV辐射。

解决方案17、如解决方案11所述的制造安装电路卡组件的方法，其中，所述至少一个锯齿状边缘包括沿电路卡组件的边缘部分的多个圆形开口。

解决方案18、如解决方案11所述的制造安装电路卡组件的方法，其中，该壳体的所述至少一个沟道部分包括相对于沟道部分的底部升高且靠近所述底部的升高表面。

解决方案19、如解决方案18所述的制造安装电路卡组件的方法，还包括在施加粘合剂前夹持电路卡组件到壳体的该升高表面的步骤。

解决方案20、如解决方案11所述的制造安装电路卡组件的方法，其中，电路卡组件是多边几何形状，并且包括沿所述多个边中的每个的边缘部分的至少一个所述附连增强特征。

上述实施例在不需要螺钉及其在CCA上得到的应力的情况下提供了CCA到壳体的可靠附连，提供了焊接点和电子元件的增强耐久性和可靠性，伴随允许减少的尺寸(占地面积和厚度两者)。这些特征尤其适于在例如电动转向系统中CCA’s用来转换DC功率到3相AC功率的环境中应用，如美国专利号6535805所公开的，其公开内容作为参考全部引入。

本文公开的实施例的上述特征和优势以及其它特征和优势从本发明的下述详细描述结合附图显而易见。

附图说明

仅作为示例，在实施例的下述详细描述中，其它目的，特征和优势及细节显露出来，详细描述涉及附图其中：

图1是沿其边缘部分具有附连增强特征的CCA的顶视图；

图2是具有沟道部分附连增强特征的壳体的顶视图；

图3是图2的壳体一部分的侧视截面图，沿截面3-3截取，示出了沟道部分附连增强特征的进一步细节；

图4是在粘合剂施加之前CCA的一部分和壳体并置的侧视截面图；以及

图5是预先安装到壳体并通过粘合剂固定的CCA的侧视截面图。

具体实施方式

按照本发明的一个示例性实施例，CCA包括在CCA和壳体之间的至少一个附连增强特征，例如CCA上的锯齿状边缘部分或者壳体的沟道部分。一个示例性实施例示于图1，其示出了由其上具有锯齿状边缘部分14的CCA本体12构成的电路卡组件10。在该示例性实施例中，锯齿状边缘部分14通过沿CCA本体12边缘的多个圆形开口形成，但是还可使用其它配置(例如，锯齿，方形齿，不规则形)。锯齿状边缘部分14的尺寸可依据设计和制造参数来调整。应避免特别大的部分，因为它们需要过多量的粘合剂，并且应避免特别小的部分，因为由于沿锯齿状边缘的开口的位置公差在所需的区域可能不发生粘附。在锯齿状边缘部分14由多个圆形开口形成的实施例中，“圆”的直径可以为：在一个示例性实施例中，范围在0.5mm到0.6mm之间，在另一个示例性实施例中范围在0.9mm到1.0mm之间，在又一个示例性实施例中可以是约0.76mm。

锯齿状边缘部分14可通过在制造印刷电路板时将锯齿状边缘模制到印刷电路板的本体内而形成，或者它们例如通过冲床或钻床机加工到已成型板中。取决于系统的设计需要，锯齿状边缘部分14可定位于沿CCA10的边缘的一个或多个位置，在需要使用粘合剂将CCA10附连到壳体20的任何地方(图2)。在一个实施例中，CCA10是多边几何形状，例如四边矩形或正方形，并且每个边缘包括至少一个锯齿状边缘部分14。CCA10还可以是圆形或椭圆形，具有沿矩形或椭圆形边缘不同间隔处的锯齿状边缘部分14。在另一个实施例中，CCA10可以具有全程围绕的连续锯齿状边缘部分14。在又一个实施例中，比所需更多的锯齿状边缘部分设置于沿CCA10的边缘的不同位置(图5)，在组装期间粘合剂30仅施加到这些锯齿状边缘部分中的一部分，留下其余锯齿状边缘部分可用于在维修期间必须拆卸和更换CCA时接收粘合剂。在一个更具体的示例性实施例中，锯齿状边缘部分14成对设置，并且每对只有一个锯齿状边缘部分具有在组装期间施加到其上的粘合剂30，留下该对中的另一个锯齿状边缘部分在维修过程期间是可用的。在高振动操作环境下，在一个示例性实施例中，CCA10和壳体20之间粘合连接的位置可选择以将CCA的模态响应调整高于环境振动的共振频率的至少一个倍频程。

在本发明的另一个实施例中，CCA10安装到其上的壳体20包括至少一个沟道部分24，用于增强CCA和壳体间的附连。一个示例性实施例示于图2和3，其示出了用于安装CCA10的壳体20。壳体20由在其上具有许多沟道部分24的壳体本体22构成。每个沟道部分24包括具有升高表面部分26(elevatedsurface portion)和引导部分28(guide portion)的沟道部分。壳体本体22可由任意合适的材料形成，例如铸钢。沟道部分24提供用于粘合剂附连的扩展表面区域，并且在一个示例性实施例中具有粗制表面以进一步增强粘附。沟道部分24还可通过化学刻蚀或低温高能零电压等离子气流进行表面处理以进一步增强粘附。

升高表面部分26提供在粘合剂30施加前可在其上放置CCA本体12的方便表面，也提供可能的接地电气路径和用于从CCA本体12到壳体本体22的散热的路径。在一个示例性实施例中，升高表面部分26具有平滑机加工表面。引导部分28提供凸起边界以有助于提供组装期间在壳体上的CCA10的适当放置。同样，粘合剂30可溢出沟道部分24到引导部分28的部分，因此在一个示例性实施例中引导部分28具有粗制表面和/或被化学或等离子处理以提供增强粘附。

在一个附加的示例性实施例中，壳体20还可以包括沿壳体本体22内部的一个或多个凸起部分30。凸起部分30可有助于提供对于CCA本体12的结构性支撑以及用于散热的热路径和接地的电气路径。在一个示例性实施例中，凸起部分30具有平滑机加工表面。应指出凸起部分30不必与CCA本体12的下侧物理接触，并且在一个示例性实施例中凸起部分30和CCA本体12的下侧之间具有180-250μm的微小的缝隙。

现在转向图4和5，将更详细地描述安装电路卡组件10的组装。类似图3，图4和5是将附连CCA本体12的壳体本体22的边缘部分的横截面图。如图4所示，CCA本体12设置在壳体本体22上从而CCA本体12的边缘部分搁置在升高部分26上。在一个示例性实施例中，CCA本体12的锯齿状边缘部分14(图1)与壳体20的沟道部分24一致，但是这未在图4和5的横截面图中示出，因为截面线在锯齿状边缘部分14的最外面区域截取。

在将CCA本体12放置到壳体本体22上之后，如图5所示粘合剂30设置在壳体本体的沟道部分24。在将CCA本体12放置到壳体22的升高部分26之后设置粘合剂，防止任何粘合剂直接夹在CCA本体12和壳体本体22之间，从而有利于后续CCA本体12的拆卸和更换，其是维修所必须的。在一个示例性实施例中，足够的粘合剂布置于沟道部分24中，从而至少部分地覆盖引导部分28以进一步增强粘附。

在一个示例性实施例中，粘合剂是可通过常规注射技术注射到沟道部分24的液体。在另一个实施例中，粘合剂是通过常规粉末流动技术引入的粉末。事实上可以使用熟知的任何类型的粘合剂，包括可熔的热塑性、空气干化的溶剂运载或水运载粘合剂；反应性粘合剂，例如双组分环氧树脂或尿烷；空气或湿气固化的粘合剂，例如硅氧烷；或者辐射可固化粘合剂。在一个示例性实施例中，粘合剂是辐射可固化粘合剂(例如UV可固化粘合剂)或电子束固化粘合剂。辐射可固化粘合剂能提供可控的固化时间，其能够允许在粘合剂固化前CCA本体12相对于壳体本体22的位置的任何最终调整。辐射可固化粘合剂在暴露于辐射时也能够提供快速固化，其有助于大批量制造。在另一个示例性实施例中，辐射可固化粘合剂是UV可固化粘合剂。UV可固化粘合剂的例子包括但不局限于丙烯酸酯(例如6-621T和20014)以及环氧树脂(例如

3336-EN)。

在一个示例性实施例中，安装CCA10配置为在维修过程期间CCA必须拆卸和更换的情况下重复利用。如上所述，这可通过使用CCA上的多个锯齿状边缘部分14和在初始组装期间施加粘合剂30到所述锯齿状边缘部分中的仅一部分和/或在将CCA本体12放置到壳体本体22的升高部分26上之后施加粘合剂来变得容易。为后续从壳体本体22拆卸CCA本体12，沿粘合剂带局部地施加热(例如，使用针尖热风工具)以升高固化的粘合剂到高于其玻璃转变温度。软化的粘合剂30然后可以小心地移除以从壳体本体22释放CCA本体12。维修后为了把CCA本体12再次放置到壳体本体22上，CCA本体12再次放置到壳体本体22上从而其搁置在升高部分26上，并且粘合剂30施加到初始组装期间未使用的锯齿状边缘部分。

虽然本发明已经参考示例性实施例进行描述，本领域技术人员应当理解，在不背离本发明的范围的情况下，可进行多种变化且等价物可替换其元件。另外，在不背离其实质范围的情况下，可进行多种修改以使得具体情形活材料适合本发明的指导。因此，本发明并不旨在限于作为用于执行本发明的最佳模式公开的具体实施例，而本发明将包括落入本申请范围内的所有实施例。

Claims

1.一种安装电路卡组件，包括：

壳体；以及

2.如权利要求1所述的安装电路卡组件，其中，所述至少一个附连增强特征包括与粘合剂接触的电路卡组件的至少一个锯齿状边缘部分。

3.如权利要求1所述的安装电路卡组件，其中，所述至少一个附连增强特征包括与粘合剂接触的壳体的至少一个沟道部分。

4.如权利要求1所述的安装电路卡组件，其中，所述至少一个附连增强特征包括具有与粘合剂接触的电路卡组件的锯齿状边缘部分和壳体的沟道部分两者的至少一个部分。

5.如权利要求1所述的安装电路卡组件，其中，该粘合剂是辐射可固化粘合剂。

6.如权利要求5所述的安装电路卡组件，其中，该粘合剂是UV可固化粘合剂。

7.如权利要求1所述的安装电路卡组件，其中，所述至少一个锯齿状边缘包括沿该电路卡组件的边缘部分的多个圆形开口。

8.如权利要求1所述的安装电路卡组件，其中，该壳体的所述至少一个沟道部分具有相对于沟道部分的底部升高且靠近所述底部的升高表面。

9.如权利要求8所述的安装电路卡组件，其中，该电路卡组件与该壳体的该升高表面直接接触。

10.一种制造安装电路卡组件的方法，包括步骤：

固化该粘合剂。