CN103094725A - 接地母线 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于与印刷电路板PCB一起使用的装置。所述装置设置成电连接到PCB上的部件。所述装置包括第一层和第二层，所述第一层具有穿过所述第一层的第一孔，所述第二层具有穿过所述第二层的第二孔。所述第二孔设置成用以接收将所述装置连接到PCB的连接件。所述第一孔和所述第二孔中的每个在各自的所述第一层或所述第二层的平面中具有宽度。所述第一孔和所述第二孔大致同轴。所述第一孔的所述宽度大于所述第二孔的所述宽度。因而，当没有连接件时，在PCB上的部件与所述装置之间提供了适当的电气间隙。

Description

接地母线
技术领域
本发明涉及一种接地母线。特别地，本发明涉及在印刷电路板（PCB）上的电触点未连接到接地母线时减小从电触点向接地母线的电流泄露。
背景技术
母线通常为在电气设备中使用的导电材料条。母线可以电连接到PCB，以为PCB上的电气部件提供电流返回路径。在本文中，这种母线被称为接地母线。
母线通常具有若干与PCB的表面上的相应电触点的电连接。最典型地，从母线到PCB上的三个相应电触点制作三个电连接。每个连接都通过包括导电材料的螺纹螺钉来实现，该螺纹螺钉穿过PCB中的孔插入并接收到母线中。螺钉的头部与PCB的表面上的相应电触点相接触。第一连接是将在多数应用中使用的常规的接地连接。第二连接用于将电磁兼容（EMC）电容器接地。第三连接用于将金属氧化物变阻器（MOV）接地。
在一些应用中，至少在一些时候不期望具有第二或第三连接。例如，通过移除EMC电容器，可以减小电路中的电气噪声。MOV提供了防止瞬变电压的保护，瞬变电压可以由例如雷击产生。在一些应用中，例如在船上，电源是绝缘的，所以不需要这种保护。
在未使用第二或第三连接的应用中，必须保持PCB上的第二或第三电触点与接地母线的导电材料之间有足够大的间隙，以确保适当的电气间隙并防止从PCB向接地母线的电流泄露。根据已知的方法，通常通过在安装期间将绝缘间隔物插入PCB与接地母线之间来保持这种间隙。
通常，绝缘间隔物由热塑性材料形成。因此，随着时间的推移间隔物经受蠕变，这会引起PCB与母线之间的连接件变松，从而导致电连接不良。此外，间隔物给安装过程增添了复杂性，并且有时会由于人为失误而在安装中完全漏掉。当漏掉间隔物时，泄漏电流甚至能够在没有安装连接螺钉的情况下在PCB与母线之间流动，从而产生不可预知的以及不良的后果。
在权利要求中提出了一种发明。
发明内容
提供了一种用于与印刷电路板PCB一起使用的装置。所述装置设置成电连接到PCB上的部件。所述装置包括第一层和第二层，所述第一层具有穿过所述第一层的第一孔，所述第二层具有穿过所述第二层的第二孔。所述第二孔设置成用以接收将所述装置连接到PCB的连接件。所述第一孔和所述第二孔中的每个在各自的所述第一层或所述第二层的平面中具有宽度。所述第一孔和所述第二孔大致同轴。所述第一孔的所述宽度大于所述第二孔的所述宽度。
提供了一种组件，所述包括PCB、装置以及所述PCB与所述装置之间的第一连接。所述装置包括第一层和第二层，所述第一层具有穿过所述第一层的第一孔，所述第二层具有穿过所述第二层的第二孔。所述第二孔设置成用以接收连接件以形成所述装置与所述印刷电路板之间的第二连接。所述第一孔和所述第二孔中的每个在各自的所述第一层或所述第二层的平面中具有宽度。所述第一孔和所述第二孔大致同轴。所述第一孔的所述宽度大于所述第二孔的所述宽度。
因而，当缺失所述连接件时，该装置的第一层通过将第二层与PCB间隔开而提供PCB上的部件与第二层之间的电气间隙。此外，比第二孔的宽度大的第一孔的宽度提供了PCB上的部件与第一层之间的电气间隙。
因而，当该装置连接到PCB，但PCB上有未电连接到该装置的触点时，该装置的所有部分都与PCB上的电触点分开从而提供了电气间隙，而不需要额外的间隔物。消除对PCB与所述装置之间的额外间隔物的需要允许更容易地安装，并减小了由于人为失误所造成的不正确安装的风险，从而获得了更安全且更有效的装置。
该装置的第一层和第二层可以一体地形成。该装置的第一层和第二层可以由连续的片材形成。可以折叠该连续的片材以形成第一层和第二层。由于该装置由单个的、折叠的片材形成，因此该装置制造起来简单且便宜。
该装置的第一层和第二层可以由导电材料形成。因而，“间隔物”（该装置的第一层）不是热塑性材料并且不会随时间推移而经受蠕变。因此，即使经过很长一段时间，该装置仍保持其结构并且该装置与PCB之间的连接会仍然牢靠。第一层可以包括围绕第一孔的导电部分。
该装置的第二层可以包括唇缘。该唇缘可以围绕第二层中的第二孔。该唇缘可以设置成用以接收连接件。该唇缘在该装置的第二层与连接件之间提供较大的接触面积，从而不但在PCB上的电气部件与该装置之间提供了牢靠的电连接而且在PCB与该装置之间提供了牢靠的机械连接。
该装置的第一层和第二层可以大致是平面的。该第一层和第二层可以大致相互平行。
该装置可以是母线。该装置可以是接地母线。
附图说明
现在将参照附图对实施方式以及各方面进行描述，其中：
图1从左前侧示出了安装在外壳中的PCB和接地母线的立体图。
图2从右前侧示出了接地母线和PCB的立体图。
图3以沿着线A-A的截面示出了接地母线和PCB。
图4以沿着线B-B的截面示出了接地母线，其中没有在图1至图3中示出的其他部件。
图5是接地母线在没有安装在外壳中时的平面图。
图6以沿着线A-A的截面示出了接地母线在没有安装在外壳中时的视图。
图7从右后侧示出了接地母线在没有安装在外壳中时的立体图。
具体实施方式
图1示出了安装在外壳300中的母线100和PCB200。母线100的第一端部102经由螺钉104连接到外壳300，如图2中所示。母线100的第二端部106经由螺钉108、110以及112连接到PCB200。若干电气部件202安装在PCB200上。母线100提供了PCB200上的电气部件202与外壳300之间的接地连接。
在本文中，如图1至图3中所示的母线100的第一端部102包括在其内具有多个缺口的大致平面的部分。其大致水平地位于外壳300的前部。壁从该大致平面的部分的一侧大致竖直地向上延伸。该壁的上部远离母线100的第一端部102侧向地并且向后地朝向母线100的第二端部106延伸。
下面的描述集中于母线100的第二端部106处的特征。
图4示出母线100的第二端部106的沿图1中示出的线A-A的截面视图，但图4中不存在图1中所描述的其他特征。母线100包括壁部分114、上层116以及下层118。在图4中所示出的实施方式中，壁部分114、上层116以及下层118由单件的、连续的导电材料片制成。壁部分114和上层116经由导电材料的第一弯部或折弯部124而连结。上层116和下层118经由导电材料的第二弯部或折弯部120而连结。两个折弯部都具有弯曲的轮廓，其中，第一折弯部124大约为90°，而第二折弯部120大约为180°。
如在图3、图5以及图6中可观察到的，母线100的上层116中设置有三个孔126、128以及130。在母线100的上层116中的孔126、孔128以及孔130设置成与定位在PCB200中的孔204、孔206以及孔208相对应，使得当母线100与PCB200调准时，孔126、孔128以及孔130分别与孔204、孔206以及孔208大致同轴。
参照图3、图4以及图6，母线100的下层118中也设置有三个孔132、134以及136。在下层118中的孔132、孔134以及孔136与在母线100的上层116中的孔126、孔128以及孔130相对应并且大致同轴。在母线100的上层116中的第一孔126和第二孔128各自具有分别比下层118中的第一孔132和第二孔134的直径大的直径。
在母线100的下层118中的孔132、孔134以及孔136中的每个均由唇缘部138围绕。唇缘部138从母线100的下层118沿着与下层118的平面大致垂直并远离母线100的上层116的方向向下延伸。
PCB200设置有第一焊垫210、第二焊垫212以及第三焊垫214，第一焊垫210、第二焊垫212以及第三焊垫214分别围绕PCB200中的第一孔204、第二孔206以及第三孔208。第一焊垫210、第二焊垫212以及第三焊垫214中的每个的内表面的直径大于PCB200中的相应的第一孔204、第二孔206以及第三孔208的直径。因而，焊垫210、212以及214分别相对于孔204、206以及208的边缘后置，这增大了焊垫210、212以及214与母线100之间的距离，从而提供了增大的电气间隙。焊垫210、212以及214中的每个都能够根据需要电连接到PCB200上的电气部件202中的一个或多个。
在操作中，螺钉108、螺钉110以及螺钉112穿过焊垫210、212以及214；PCB200中的孔204、206以及208；和母线100的上层116中的孔126、128以及130而插入，并且由限定并围绕下层118的孔132、134以及136的唇缘部138接收。唇缘部138被攻出螺纹以接收螺钉的螺纹。螺钉108、110和112以及唇缘部138提供了母线100与PCB200之间的牢靠的机械连接。此外，经由焊垫210、212、214；螺钉108、110、112；以及唇缘部138，在电气部件202与母线100之间提供了可靠的电连接。
设置第一螺钉108、焊垫210、PCB孔204、上层孔126以及下层孔132以将MOV接地。设置第二螺钉110、焊垫212、PCB孔206、上层孔128以及下层孔134以将EMC电容器接地。设置第三螺钉112、焊垫214、PCB孔208、上层孔130以及下层孔136以将PCB200上的其他电气部件202接地。
当第一螺钉108和第二螺钉110中的一个不存在或两个均不存在时，上述母线通过确保母线100的任何导电部分被定位成距离焊垫210、212足够远而在焊垫210、212与母线100之间提供所需的电气间隙。这通过包括上层116来实现，上层116用作PCB200与下层118之间的（竖向的）间隔物，从而将下层118的在大致竖直方向上最接近焊垫210、212的导电部分保持在距离焊垫210、212的所需距离处，以确保足够的电气间隙。此外，由于上层116中的孔126、128的直径大于下层118中的孔132、134的直径，因此上层116的在大致竖直方向上最接近焊垫210、212的导电部分在侧向（或大致水平的）方向上距离焊垫210、212足够远以确保所需的电气间隙。
分别位于第一层116中的孔126、128和130、第二层118中的孔132、134和136以及PCB200中的孔210，212和214也相互侧向地间隔开，以在例如第二焊垫212与上层116的围绕第一孔126的部分之间提供电气间隙。
由于当母线100和PCB200在使用中时螺钉112总是存在，因此上层116中的孔130的直径没有必要比下层118中的孔136的直径大；并不需要电气间隙。
由于母线100包括单个的折叠材料件，因此母线100制造起来简单且便宜。例如，可以使用模压（die and press）将孔126、128、130、132、134以及136切入到片材中，或者可以钻制孔126、128、130、132、134以及136。在模压的情况下，在同一工序中通过模具形成唇缘部138。在钻制孔126、128、130、132、134以及136的情况下，在随后的模压工序中形成唇缘部138。一旦孔126、128、130、132、134以及136已经形成，即将片材折叠以形成上层116和下层118，使得孔126、128以及130分别与孔132、134以及136大致同轴地对准。
下层118中的孔132、134以及136足够小以与螺钉108、110以及112紧密配合，从而提供牢靠的电连接及机械连接。上层116中的孔126和孔128足够大，以在母线100连接到PCB200并且螺钉108、110中的一个不存在时提供侧向的电气间隙。上层116足够厚并且与下层118充分地间隔开，以在竖直方向上在下层118与PCB200之间提供电气间隙。
懂技术的读者熟悉如何计算所需的电气间隙距离，电气间隙距离是PCB200上的焊垫210、212和214与母线100之间的电压差的函数。例如，推荐的电压差在用于电路的相关标准文件中制定。因而，技术人员可以以适当的尺寸构造在本文中所公开的母线100，以提供意图使用母线100的特定应用所必需的电气间隙。
在本文中所描述的实施方式中，上层116和下层118中的每个都由镀锌的钝化钢形成。上层116和下层118中的每个都具有介于大约0.8mm与大约1.6mm之间的厚度。上层116中的孔126和孔128中的每个都可以具有大约8mm的直径。然而，根据螺钉108和螺钉110的直径，孔126和孔128的直径可以大于或小于8mm。螺钉108、110、112为ISO（国际标准化组织）标准的M3×8至M3×16或M4×8至M4×16。PCB200大约为1.6mm厚。
虽然已经将上面的实施方式描述为具有螺钉108、110、112以形成母线110与PCB200之间的电连接及机械连接，但可以使用任何形式的机械连接和/或电连接。可替代地，母线100与PCB200之间的电连接以及机械连接可以分别实现。此外，可以存在比本文中所描述的三组——焊垫210、212、214；螺钉108、110、112；PCB200中的孔204、206、208；上层116中的孔126、128、130；以及下层118中的孔132、134、136——更少或更多的组。附加的几组焊垫、孔以及螺钉可以用于以可移除的方式将PCB200上的除上面所描述的MOV或EMC电容器之外的电气部件接地；这些其他的电气部件可以是除了MOV和EMC电容器之外又提供的，或者可以是替代MOV和EMC电容器而提供的。
可选地，可以省去下层118中的围绕孔132、134、136的唇缘部138。如果省去唇缘部138，则下层118的围绕孔132、134、136的部分可以被攻出螺纹以分别接收螺钉108、110、112的螺纹。
尽管将折弯部120和折弯部124描述为具有弯曲的轮廓，但折弯部120和折弯部124可以换作是成角度的或较小弯曲的。可替代地，替代上面所描述的折弯部，上层116和下层118可以使用已知的焊接或钎焊技术来连结。可替代地，上层116和下层118可以是一体的，并且上层中的孔126、128、130以及下层中的孔132、134、136可以包括三个单独的沉头孔（counterbored holes）。无须在上层116和下层118之间在竖直方向上提供间隙。
母线100的第一端部102可以与上面所描述的第一端部102不同，或者可以根本不存在。
虽然已经将装置100描述为“母线”，但其它名称可用于装置100。装置100是用于将PCB上的电气部件接地的导体。
在本文中使用的相关的术语“前”、“后”、“右侧”、“左侧”、“上”、“下”、“竖向”、“侧向”以及“水平”涉及如附图中所示出的装置的方位，并且用于便于对装置进行描述。这些相关的术语并非意于对本发明构成限制。
在本文中，已经仅作为示例地描述了实施方式。可以理解的是，可以实现所描述的实施方式的变型，这些变型仍落在本发明的范围内的。

Claims (21)

1.一种用于与印刷电路板一起使用的装置，所述装置设置成电连接到所述印刷电路板上的部件，并且所述装置包括：
第一层，所述第一层具有穿过所述第一层的第一孔，以及
第二层，所述第二层具有穿过所述第二层的第二孔，所述第二孔设置成用以接收将所述装置连接到所述印刷电路板的连接件，其中，
所述第一孔和所述第二孔中的每个在各自的所述第一层或所述第二层的平面中具有宽度，
所述第一孔和所述第二孔大致同轴，并且
所述第一孔的所述宽度大于所述第二孔的所述宽度。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一层和所述第二层一体地形成。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，所述第一层和所述第二层由连续的片材形成。
4.根据权利要求3所述的装置，其中，折叠所述连续的片材而形成所述第一层和所述第二层。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，所述第一层和所述第二层由导电材料形成。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，所述第二层包括唇缘，其中，所述唇缘围绕所述第二孔，并且所述唇缘设置成用以接收所述连接件。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，所述装置设置成电接地。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，所述第一层具有深度，所述第一层被设置成使得当所述第一层设置在所述PCB与所述装置的所述第二层中间时、并且当所述第二孔中未接收连接件时，所述第一层的所述深度提供所述第二层与所述印刷电路板上的电触点之间的电气间隙。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，所述第一层包括围绕所述第一孔的导电部分，所述第一层被设置成使得当所述第二孔中未接收连接件时，所述第一孔的所述宽度提供所述导电部分与所述印刷电路板上的电触点之间的电气间隙。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，所述第一层包括多个第一孔，并且所述第二层包括多个第二孔。
11.一种组件，包括：
印刷电路板，
设置成电连接到所述印刷电路板上的部件的装置，以及
所述印刷电路板与所述装置之间的第一连接，
所述装置包括：
第一层，所述第一层具有穿过所述第一层的第一孔，以及
第二层，所述第二层具有穿过所述第二层的第二孔，所述第二孔设置成用以接收连接件以形成所述装置与所述印刷电路板之间的第二连接，其中，
所述第一孔和所述第二孔中的每个在各自的所述第一层或所述第二层的平面中具有宽度，
所述第一孔和所述第二孔大致同轴，并且
所述第一孔的所述宽度大于所述第二孔的所述宽度。
12.根据权利要求11所述的组件，其中，所述第一层和所述第二层一体地形成。
13.根据权利要求11或12所述的组件，其中，所述第一层和所述第二层由连续的片材形成。
14.根据权利要求13所述的组件，其中，折叠所述连续的片材而形成所述第一层和所述第二层。
15.根据权利要求11至14中的任一项所述的组件，其中，所述第一层和所述第二层由导电材料形成。
16.根据权利要求11至15中的任一项所述的组件，其中，所述第二层包括唇缘，所述唇缘围绕所述第二孔，并且所述唇缘设置成用以接收所述连接件。
17.根据权利要求11至16中的任一项所述的组件，其中，所述装置设置成电接地。
18.根据权利要求11至17中的任一项所述的组件，其中，所述第一层设置在所述PCB与所述第二层中间，并且所述第一层具有深度，所述第一层被设置成使得当所述第二孔中未接收连接件时，所述第一层的所述深度提供所述第二层与所述PCB上的电触点之间的电气间隙。
19.根据权利要求11至18中的任一项所述的组件，其中，所述第一层包括围绕所述第一孔的导电部分，所述第一层被设置成使得当所述第二孔中未接收连接件时，所述第一孔的所述宽度提供所述导电部分与所述印刷电路板上的电触点之间的电气间隙。
20.根据权利要求11至19中的任一项所述的组件，其中，所述第一层包括多个第一孔，并且所述第二层包括多个第二孔。
21.一种基本上如本文中所描述的或如附图中所示出的装置、组件或方法。
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