CN102771015B - 电路板连接器，以及对应的电路板和电加热装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于电路板（1）的电连接器，所述连接器包括：插座（13），用电绝缘材料制成并用于安装到开口（9）中，对应于所述板（1），同时相对于所述板（1）的前表面突出；和至少一个电连接插脚（15）。根据本发明，所述至少一个电连接插脚（15）具有基本上U形的大体形状，其具有第一侧臂（15a）和第二侧臂（15c），该第一侧臂（15a）通向插座（13），该第二侧臂（15c）用于经由配置的回流而连接，以便在安装好时穿过所述板（1），以通到所述板（1）的前表面上。本发明特征在于插脚（13）的所述材料是塑料材料，其配置为抵抗回流温度。本发明还涉及具有一个这样的连接器的电路板和包括一个这样的板的电加热装置。

Description

电路板连接器，以及对应的电路板和电加热装置

技术领域

本发明涉及电路板连接器。本发明更具体地应用到用于机动车辆的电加热装置的电路板。

背景技术

这样的电加热装置，还已知为电散热器，通常在热交换器下游安装在用于要被加热的空气的循环的导管中，该热交换器用于通过穿过热交换器的空气流和液体（通常为发动机冷却液）之间的热交换对空气进行加热，用于为机动车辆的乘客舱供暖，以及除雾和除冰。

电加热装置包括加热器模块，所述加热器模块布置为直接暴露给通过加热装置的空气，以便如果由热交换器进行的加热不充分时提供实际上立即的热量补充。

电加热装置被暂时地操作，直到热交换器可以以需要的方式亲自加热空气。

加热装置由印刷电路板上的电力供应电路控制。该电力供应电路将电源经由电导体连接到加热器模块的端子，所述电导体诸如金属板，也已知为导电条。

在板上的电连接器可以还将关于要被供应的电力的信息传输给该电力供应电路。该电连接器必须因此至少部分地包括电绝缘的材料，一般是塑料材料。

此外，考虑到加热器模块存在于板的一侧，连接器必须在板的相反侧。这样的连接器因此是直通式-连接器（through-connector），且具有在板的连接到加热器模块的端子的面上的连接插脚以及具有从板的相反面突出的插座。

此外，安装在板上的部件传统上可以通过穿过产生250至260℃量级的高温的回流钎焊炉而被钎焊，这是由于部件配置为耐受这些温度。但是，通常包括塑料材料的连接器必须在连接插脚额外手动或自动钎焊到板的期间固定到支撑件，这增加了板的制造成本。

此外，连接插脚到板的钎焊的平整度可能有缺陷。这些平整度缺陷的存在可以导致不良的连接，更确切地，导致钎焊其中一个连接插脚失败，并可以引起进一步增加板的制造时间和成本的重做操作。

发明内容

本发明因此具有的目的是通过提出一种电连接器来减轻现有技术的这些缺点，所述电连接器可以以简单的方式并且较低的成本集成到电路板中，同时保证所需的平整度和良好的机械强度。

为此，本发明提供一种用于电路板的电连接器，所述连接器包括插座和至少一个电连接插脚，所述插座以电绝缘材料制成，并设计为安装在所述板的相关联的开口中以及相对于所述板的前部面突出，其中所述至少一个电连接插脚基本上为U形，其具有第一侧向分支和第二侧向分支，该第一侧向分支终结于插座中，该第二侧向分支用于通过回流钎焊而连接，配置为在安装好时穿过所述板以通到所述板的前部面上，插座的所述材料是配置为承受回流钎焊温度的塑料材料。

连接器可以因此当板通过回流钎焊炉时被回流钎焊，而不需要任何额外的钎焊步骤，并且连接器的机械强度由于第二侧向分支也穿过板而被优化。

此外，穿过板的第二侧向分支通过插脚浸膏技术而被钎焊，由此在第二侧向分支进入回流钎焊炉以便回流钎焊之前，焊膏被引入到该第二侧向分支所穿过的孔中，这使得消除了任何平整度缺陷。

所述连接器可进一步包括一个或多个以下特征，单独采用或结合采用：

-所述连接器包括在所述板上的至少一个定位插脚，所述定位插脚与所述至少一个电连接插脚基本上相同；

-插座的所述塑料材料是热稳定的热塑性聚合物；

-热稳定的热塑性聚合物从包括以下材料的组中选择：

-饱和聚合物，诸如聚对苯二甲酸环己二甲醇酯，

-聚邻苯二甲酰胺，优选地填充有浓度直到30%的玻璃纤维，有利地是10%和20%，

-半芳香非晶态聚酰胺，诸如聚对苯二甲酰三甲基己二胺；

-插座包括基部，所述基部当安装好时在所述板中的开口周围承靠所述板的相反的后部面。

本发明进一步提供了一种电路板，所述电路板包括至少一个如上限定的连接器，所述连接器穿过所述板中的开口安装。

所述板可进一步具有一个或多个以下特征，单独采用或结合采用：

-所述板配置为安装在壳体中，所述壳体具有壳体本体和盖，所述壳体本体和盖分别具有突出部，所述突出部形成用于所述板的基座，以在所述板的连接器和配对的连接器连接和/或脱开连接时限制所述板的变形；

-电路是电加热装置的电力供应电路，该电加热装置设计为加热通过它的空气流；

-所述板在前部面上承载表面安装部件，在相反的后部面上承载用于开关所述加热装置的电力供应的至少一个电力部件，所述连接器的所述至少一个连接插脚的第二侧向分支显露于所述板的承载表面安装部件的前部面上。

本发明进一步提供一种电加热装置，其用于加热通过它的空气流，尤其是用于机动车辆，所述电加热装置包括这样的电路板。

附图说明

本发明的其它特征和优势将在阅读以下通过说明性和非限制性示例给出的描述时并通过附图清楚地显现，在附图中：

图1概略地示出承载本发明的连接器的电路板，

图2是接收图1的板的壳体的局部纵截面视图，

图3是图2的壳体的盖的局部图，

图4a是图2的壳体的本体的局部图，

图4b示出安装在图4a的壳体本体中的连接器，

图5是用于机动车辆的加热器的概要局部图，

图6示出图5的加热器的电加热装置，

图7示出图6的加热装置的加热器模块的一个实施例，

图8示出用于给图6的加热装置供电的电路板。

具体实施方式

在这些附图中，基本相同的元件具有相同的附图标记。

图1以更容易理解的简化方式示出了印刷电路板（PCB）或集成电路卡（IC卡）1，其具有彼此相反的第一或前部面1a和第二或后部面1b。

例如，板1在它的第一或前部面1a上承载表面安装部件（CMS）3，在它的第二或后部面1b上承载至少一个电力部件5（诸如晶体管）和电导体7，所述电导体7连接到车辆的电线束，用于控制电气装置，诸如下文中描述的电加热装置，所述电气装置连接到板1的第二面1b，且因此与第二面1b处于板的同一侧。部件5和7在所述实施例中被回流钎焊到板。

此外，板1包括开口9，并承载电连接器11，该电连接器11穿过该开口9安装以通过回流钎焊连接到板1。

该连接器11包括插座13和至少一个电连接插脚15，以被电联接到板1上的导电轨道（未示出）。

插座13的材料是耐受回流钎焊的高温的电绝缘塑料材料，诸如热稳定的热塑性聚合物。

作为例子可以引用饱和聚合物，诸如聚对苯二甲酸环己二甲醇酯（polycyclohexylenedimethyleneterephthalate）（PCT）；优选地填充有30%的玻璃纤维的聚邻苯二甲酰胺（polyphthalamide）（PPAGF30）；或半芳香非晶态聚酰胺，诸如聚对苯二甲酰三甲基己二胺（polytrimethylhexamethyleneterephthalamide）（PA63T）。

连接器11的插座13具有基本上平行六面体的形状并垂直于支撑件1，相对于板1的第一或前部面1a突出，以连接到配对的连接器（未示出）。在图1所示的示例中，插座13是竖直的。连接器11和配对的连接器的连接必须在与受控电气装置相反的侧实现，且因此插座13仅可以相对于板1的第一面1a而不相对于第二面1b突出。

该插座13可以包括基部17，该基部17当安装好时在板1中的接收连接器11的开口9周围承靠板1的第二或后部面1b。形成了基座，基部17使得增强对将连接器11拉出的力的机械抗力。

此外，连接插脚15大致为U形，其具有第一和第二侧向分支15a、15c以及位于两个侧向分支15a、15c之间的连接分支15b。三个分支15a至15c形成为单件。在所示示例中，第一和第二侧向分支15a、15c是平行的，且连接分支15b基本上垂直于两个侧向分支15a、15c。

第一侧向分支15a显露于插销13中，并被一个或多个爪部60机械地保持，所述爪部60在一方面允许连接分支15沿第一插入方向插入到插座13中，在另一方面防止其当凸形连接器安装在插座13中时的移除。连接分支15b和第二侧向分支15c位于插座13的外部。

例如，在连接器11安装在板1上的情况下，第二侧向分支15c从第二面1b朝向第一面1a穿过板1中的孔19，并在承载SMC3的第一面1a上显露。

第二侧向分支15c通过插脚浸膏（pin-in-paste）技术连接，即，焊膏布置在第二侧向分支15c所插入的孔19中，在此之后使板1穿过回流钎焊炉。

连接器11通过回流钎焊的连接使得可以限制操作的数量，例如通过避免由手或机器人实施的选择性波动钎焊重做进行的连接器11的钎焊。

因此，在第二回流钎焊操作中，实现了将部件5、7和连接器11钎焊到板1。可以采用双回流钎焊工艺，例如包括将部件5、7和连接器11回流钎焊到板1的第二面1b的第一步骤以及将SMC3回流钎焊到板1的第一面1a的第二步骤。如图1中概要示出的，SMC3在该示例中是小的，且因此保持为粘到支撑件，当板1被翻转用于第一回流钎焊步骤时，抵抗重力。

连接器11可以还包括至少一个定位插脚15'，所述定位插脚15′与连接插脚15基本上相同。

更精确地，定位插脚15'具有：

-第一侧向分支15'a，显露于到插座13中，

-连接分支15'b，在插座13之外，当连接器11安装在板1上时，处于例如基本上平行于板1的状态，和

-第二侧向分支15'c，例如基本上垂直于连接分支15'b。

但是，此时第二侧向分支15'c不是回流钎焊的连接分支，且因此不插入到焊膏中，而是用于将连接器11定位在板1上的分支。

此外，部分地如图2所示，板1可以安装在受控电气装置的壳体19中的开口中。为了防护电路免于受外部环境侵害，盖19a可以设置为装配在壳体本体19b上以封闭开口。

此外，壳体19可以在盖19a和在壳体本体19b两者上均包括突出部21，以在将板1上的电连接器11和配对的凸形连接器连接以及脱开连接时限制板1的变形。

如图3示出的，盖19a具有开口23，连接器11的插座13可以穿过该开口23，突出部21在该开口23附近形成在盖19a上并且垂直于盖19a的底部，以便当安装好时面向板1。因此，在配对的连接器从电连接器11取出的事件中，板1开始承靠盖19a的这些突出部21，其限制了由于弯曲引起的板1的变形。在所示示例中，三个突出部21围绕开口23设置在盖19a上，以便具有足够的接触面积来限制板1的变形。

参考图4a和4b，在壳体本体19b上的突出部21类似地垂直于壳体本体19b的底部，以便当安装好时面向连接器11的基部17。因此，在配对的连接器插入到板1上的连接器11中时，基部17开始承靠壳体本体19b上的突出部21，这也限制了由于弯曲引起的板1的变形。

此外，在所示示例中，形成在壳体本体19b上的突出部21基本上为L形，其具有第一分支21a和第二分支21b，连接器11在该第一分支21a上滑动以便其插入到壳体本体19b中，该第二分支形成基座，用于限制板1的变形。此外，如在图4a中看到的，第一分支可以具有基本上圆形的端部，以防止连接器11在其插入时损坏。

在壳体本体19b的底部上的突出部21的尺寸和数量（在该示例中有两个突出部）也适合于保证足够的接触面积，以限制板1的变形。

此外，被板1承载的电路控制的电气装置可以是图5中部分地示出的机动车辆加热器27的电加热装置25。

该加热器27包括壳体29，该壳体29界定出用于要被加热的空气流的通道31。通道31将空气输送到供暖和除雾/除冰通风口33，以根据混合和分配阀35的位置被选择性地分配在乘客舱中。通道31中的空气流由风扇37产生，所述风扇已知为脉冲装置，从外界或从乘客舱接收空气。当必要时，空气通过热交换器39（可以是使用发动机冷却液作为热交换液体的液体型热交换器）和通过电加热装置25（还已知为电散热器）被加热。交换器39和电加热装置25布置在通道31中，交换器39位于电加热装置25的上游。在没有热交换器39的情况下，空气仅由电加热装置25加热。

参考图6，这样的电加热装置25包括具有基本上为平行六面体的大体形状的框架26，在该框架26中容置有加热器模块41，所述加热器模块41适于使要被加热的空气流穿过它们。该框架26可以是简单的框架或由两个面对面的壁形成，所述两个壁形成为单件或固定在一起。

这样的电加热装置25可以在操作中到达高温，例如150℃的量级，所以框架26用能够承受在操作中所达到的这些高温的材料制成，例如塑料材料。

这些加热器模块41布置为平行于彼此并延伸框架26的整个长度，以便直接暴露给通过电加热装置25的空气流。

加热器模块41可以包括正温度系数（PTC）型电阻元件。这些元件被保护免于过热或过电流。

在图7所示的变体中，加热器模块41包括两个纵向电极43，每一个纵向电极43围绕热耗散器45，所述热耗散器45例如用弯折的或波浪形金属条带形成并承靠PTC电阻元件或石47。为了更加清楚，热耗散器45在图7中没有完整示出。当然，热耗散器45在电极43中延伸整个长度。

在加热器模块41的另一变体（未示出）中，电极夹持电阻元件，且由金属条带形成的热耗散器布置为抵靠所述电极的自由外部面。换句话说，加热器模块41由两个热耗散器构成，所述两个热耗散器围绕两个电极，在所述两个电极之间布置有PTC石或电阻元件。

加热器模块41的两个电极43通过两个端子47连接到两个不同电势，例如车辆中可用的第一电势，诸如电池电压，和诸如地线的第二电势。

如图6所示的示例中，如果设置了三个加热器模块41，则有排成一列的六个端子47被供应有电能。

因此，电加热装置25，更精确地加热器模块41，被板1承载的电路控制。

板1随后在控制模块49中安装在框架26的一侧，所述控制模块49已知为驱动器。该控制模块49例如安装在卡扣到框架26的壳体19中，并用能够承受当电加热装置25在操作时达到的高温的材料制造。

参考图8，可看到，在加热装置25具有三个加热器模块41的情况下，板1包括三个晶体管5，以便允许或阻止在三个加热器模块41中的电流的流动，板1可以还包括电解电容器51。

连接到车辆的电源的第一电导体7将“电池正极”馈送到晶体管5，位于第二电势的第二电导体7'馈送连接到车辆的地线的电势。当相关晶体管5允许电流流动时，导电棒53将电流传导到加热器模块41的端子47。

在示出电加热装置25包括三个加热器模块41的示例中，导电棒53的六个终端55设置为用于供电到加热器模块41的对应的六个端子47，例如经由钎焊连接或卷边连接。

此外，如图8中看到的，板1可包括附加的导电棒57，用于馈送信号至板1。

此外，棒53、57可以通过回流钎焊而连接到板1上的电路。为此，棒53、57的端部具有曲线形状，用于回流钎焊到板1上的电路的相关联的导电导轨（未示出）。

最后，电路接收例如关于经由电连接器11被传递的电力的信息，如上所述。

此外，为了防护电路免于例如来自包括加热器模块41的壳体19的区域的灰尘或水飞溅，以及损害板1承载的电子电路的伴随风险，密封件59可以模制在导电棒的终端上。

这样的加热装置25易于在操作中达到高温，例如具有150℃的量级，该密封件59用能够承受这样的温度的塑料材料模制。

此外，密封件59配置为使得板1能够沿基本上垂直于壳体19的纵向轴线（未示出）的方向组装到壳体19中。

密封件59于是包括至少一个周边凹槽61，所述周边凹槽61与壳体19上的互补肋（未示出）配合。

在该情况下，壳体19包括固定在一起的第一和第二半壳体（未示出），例如通过槽口和互补卡扣件的系统固定在一起。两个半壳体中的每一个还包括互补肋，以与密封件59中的周边凹槽21配合。

替换地，可以设置为沿基本上平行于壳体29的纵向轴线的方向进行组装。

因此清楚的是，本发明的连接器11可以安装在电子电路板1上，尤其是用于电加热装置25，该板1常规地通过回流钎焊炉以钎焊安装在板1上的部件，而没有使制造板1的工艺复杂化以及没有增加其成本。

此外，连接器11的一个或多个连接插脚15的U形形状和穿过板1的第二侧向分支15c的回流钎焊赋予连接器11良好的机械强度，特别是满足了汽车领域的要求。

类似地，用于定位连接器11的一个或多个插脚15'的U形形状使得连接器11能够在板1上快速正确定位。

最后，一旦卡安装在它的接收壳体中，电连接器有利地提供使卡固定的机械保持功能。

Claims (13)

1.一种用于电路板的电连接器，所述连接器包括：

-插座(13)，用电绝缘材料制成，设计为安装在所述板(1)的相关联的开口(9)中，并且相对于所述板(1)的前部面突出，和

-至少一个电连接插脚(15)，

其特征在于，所述至少一个电连接插脚(15)基本上为U形，其具有第一侧向分支(15a)和第二侧向分支(15c)，该第一侧向分支(15a)终结于插座(13)中，该第二侧向分支(15c)用于通过回流钎焊而连接，配置为在安装好时穿过所述板(1)以便显露于所述板(1)的前部面上，插座(13)的所述材料是配置为承受回流钎焊温度的塑料材料，其中，该第二侧向分支(15c)通过插脚浸膏技术焊接，其中在该第二侧向分支被回流钎焊之前焊膏被引入到该第二侧向分支所穿过的所述板(1)的孔中，且其中所述电连接器(11)还包括在所述板(1)上的至少一个定位插脚(15')，所述定位插脚(15')与所述至少一个电连接插脚(15)基本上相同。

2.如权利要求1所述的连接器，其特征在于，插座(13)的所述塑料材料是热稳定的热塑性聚合物。

3.如权利要求2所述的连接器，其特征在于，热稳定的热塑性聚合物从包括以下材料的组中选择：

-饱和聚合物，

-聚邻苯二甲酰胺，

-半芳香非晶态聚酰胺。

4.如权利要求3所述的连接器，其特征在于所述饱和聚合物是聚对苯二甲酸环己二甲醇酯。

5.如权利要求3所述的连接器，其特征在于所述聚邻苯二甲酰胺填充有30％的玻璃纤维。

6.如权利要求3所述的连接器，其特征在于所述半芳香非晶态聚酰胺是聚对苯二甲酰三甲基己二胺。

7.如前述权利要求中的任一项所述的连接器，其特征在于，插座(13)包括基部(17)，所述基部(17)当安装好时在所述板(1)中的开口(9)周围承靠所述板(1)的相反的后部面。

8.一种电路板，其特征在于，其包括至少一个如前述权利要求中的任一项所述的连接器(11)，所述连接器安装在所述板中的相关联的开口(9)中。

9.如权利要求8所述的电路板，其特征在于，其配置为安装在壳体(19)中，所述壳体(19)具有壳体本体(19b)和盖(19a)，所述壳体本体(19b)和盖(19a)分别具有突出部(21)，所述突出部(21)形成用于所述板(1)的基座，以在所述板的连接器(11)和配对的连接器连接和/或脱开连接时限制所述板(1)的变形。

10.如权利要求8或9所述的电路板，其特征在于，电路是电加热装置(25)的电力供应电路，该电加热装置(25)设计为加热通过它的空气流。

11.如权利要求10所述的电路板，其特征在于，

-所述板在前部面(1a)上承载表面安装部件(3)且在相反的后部面(1b)上承载至少一个电力部件(5)，所述电力部件(5)用于开关所述加热装置(25)的电力供应，且特征在于

-所述连接器(11)的所述至少一个连接插脚(15)的第二侧向分支(15c)显露于所述板的承载表面安装部件(3)的前部面(1a)上。

12.一种用于加热空气流的电加热装置，其特征在于，其包括如权利要求10或11所述的电路板(1)。

13.如权利要求12所述的电加热装置，其用于机动车辆。