CN103138065A - 用于电连接电路板的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于电连接电路板的系统及方法。一种用于电连接电路板的系统包括一对板连接器，这对板连接器被配置成电连接到各自的电路板。板连接器中的每一个包括多个电导体和被配置成围住电导体的至少一部分的壳体。互连器包括多个电导体，多个电导体中的每一个被配置成电连接到板连接器的各自的电导体，从而电连接电路板。互连器壳体被配置成与板导体的外壳协作，以至少部分地围住互连器的电导体和板连接器之间的电连接部。

Description

用于电连接电路板的系统及方法

技术领域

本发明涉及用于电连接电路板的系统及方法。

背景

随着电、机电和电子系统变得更加复杂，相关的电子电路可能同样在复杂度上增加。而且，包装考虑因素可能限制电路板和其它的电子部件可采用的空间。因此，在一些设计中，可能必须在不只一个电路板上提供电子电路。这可能由例如设计的复杂度决定，或者由于一起工作的一对较小的电路板较好地配合在可用的包装空间中。将单独的部件焊接到电路板上已经成为在很大程度上自动化的过程；然而，将两个电路板相互电连接可能仍然需要手工焊接。因此，提供一种不需要将电路板相互焊接的用于电连接电路板的系统及方法将是合乎需要的。

概述

本发明的实施方式包括用于电连接电路板的系统。该系统包括一对板连接器，这对板连接器被配置成电连接到各自的电路板。板连接器中的每一个包括多个电导体和被配置成围住电导体的至少一部分的壳体。互连器包括多个电导体，多个电导体中的每一个被配置成电连接到板连接器的各自的电导体，从而电连接电路板。互连器壳体被配置成与板导体的壳体协作，以至少部分地围住互连器的电导体和板连接器的电导体之间的电连接部。

本发明的实施方式还包括用于电连接电路板的系统，该系统包括第一板连接器，该第一板连接器被配置成使用自动化焊接工艺焊接到第一电路板。第一板连接器包括第一壳体和至少部分地布置在第一壳体内的多个电端子。第二板连接器被配置成使用自动化焊接工艺焊接到第二电路板，并且包括第二壳体和至少部分地布置在第二壳体内的多个电端子。互连器包括多个互连器电端子，所述多个互连器电端子被配置成使用非焊接连接来电连接第一板连接器和第二板连接器的相应的电端子，以电连接第一电路板和第二电路板。

本发明的实施方式还包括用于电连接电路板的方法，该方法包括将第一板连接器焊接到第一电路板的步骤，将第二板连接器焊接到第二电路板的步骤，以及使用非焊接连接来电连接第一板连接器和第二板连接器，使得第一电路板和第二电路板电连接。

附图简述

图1是按照本发明的实施方式的系统的透视图；

图2是图1中示出的系统的横截面视图；

图3是图1中示出的系统的分解图；

图4是来自图1中示出的系统的板连接器的不完整透视图；

图5是图4中示出的板连接器的底侧的不完整透视图；

图6是来自图1中示出的系统的互连器的横截面视图；以及

图7是来自图6中示出的互连器的母端子的不完整视图。

详细描述

如所需要的，本文公开了本发明的详细的实施方式；然而，应当理解，所公开的实施方式仅是可以体现在多种形式和可选形式中的本发明的示例。附图不一定是按比例的；一些特征可以被放大或者最小化以显示特定部件的细节。因此，本文公开的特定的结构和功能细节不应被解释为限制性的，而仅作为用于教导本领域中的技术人员不同地采用本发明的代表性基础。

图1示出了按照本发明的实施方式的用于电连接电路板12、14的系统10。系统10包括被示为第一板连接器16和第二板连接器18的一对板连接器。系统10还包括互连器20，该互连器20连同板连接器16、18一起电连接第一印刷电路板（PCB）12和第二印刷电路板14。图2示出了系统10和电路板12、14的横截面视图。第一板连接器16包括一对电导体22、24；类似地，第二板连接器18包括电导体26、28。板连接器16、18中的每一个还包括各自的壳体30、32，其围住它们各自的电导体22、24和26、28的至少一部分。

互连器20还包括布置在壳体38内的一对电导体34、36。如图2所示，互连器壳体38与第一和第二板连接器16、18的第一和第二壳体30、32协作，以围住板连接器16、18的电导体22、24、26、28和互连器20的电导体34、36之间的电连接部。在图1和图2中示出的实施方式中，电连接由各自的壳体30、32、38完全围住；然而，在一些实施方式中，壳体可以不完全围住电连接部——例如，壳体可具有一个或多个开口以提供散热或者作为用于制造壳体的模制工艺的结果。

如下面更加详细地解释的，板连接器16、18与互连器20协作，以提供PCB 12、14之间的电连接。如图2所示，第一板连接器30从PCB 12的第一侧或顶侧40安装，而互连器20从PCB 12的第二侧或底侧42连接到板连接器30。类似地，第二板连接器32从PCB 14的第一侧或顶侧43安装到第二PCB 14，而互连器20从PCB 14的第二侧或底侧45连接到第二板连接器32。即使图2中的图示的方向将顶侧43示为在PCB 14的底侧45下面，PCB 12、14的各自的顶侧40、43是放置有电气部件的侧面。例如，一些电气部件可以使用表面安装技术（SMT）安装到顶侧40、43，或者如在板连接器30、32的情况中的，可从顶侧40、43插入到各自的PCB12、14中，同时从下面——即，从底侧42、45焊接。

如下面更加详细地解释的，以上描述的配置允许使用自动化焊接工艺例如波峰焊或者通孔回流焊接将板连接器16、18焊接到它们各自的PCB12、14。如本文所使用的，“自动化焊接工艺”是一般由机器人或者其它的自动化设备执行的工艺，并且虽然某种人工干预可能是必要的——例如，电气部件的放置或者调节——焊接不用手完成。而且，电气部件可以被认为“配置”成通过自动化焊接工艺来焊接，如果例如在相应的PCB的一侧上的所有其元件可以被焊接或者掩蔽，使得部件可以被波峰焊接。被“配置”来用于自动化焊接工艺的电子部件的另一个考虑因素是部件是否可以经得起例如在回流工艺例如通孔回流焊接期间可能遇到的高温。因此，几何结构、材料特性、或者这些参数的某种组合可以被评估，以确定电子部件是否被“配置”成通过自动化焊接工艺来焊接。由于本发明的实施方式设想板连接器例如板连接器16、18（其可使用自动化工艺被焊接到PCB）的使用，所以生产装配可以快速且高效。

图3示出了包括接线片23、25和接线片27、29的系统10的分解图，接线片23、25是电导体22、24的一部分，以及接线片27、29是电导体26、28的一部分。在本实施方式中，互连器20的电导体34、36被配置为母端子，下面结合图7更加详细地描述母端子。电导体34、36的母端子中的每一个被配置成与接线片23、25、27、29中的相应的一个协作，以提供在互连器20和板连接器16、18之间的非焊接连接。在图3中还示出互连器20的壳体38作为两件式组件38A、38B；下面结合图6更加详细地描述互连器20的电导体34、36与互连器壳体38的相互作用。

如图4所示，板连接器16从PCB 12的顶侧40安装并且一般位于PCB12的顶侧40上；第二板连接器18相对于第二PCB 14也是如此。图5示出了PCB 12的底侧42。在该视图中，容易看出壳体30包括开口端44，该开口端44被布置在接近PCB 12中的孔46处并且与孔46协作。应当理解，第二板连接器18的壳体32与PCB 14中的类似孔协作。如图4所示，接线片23、25不延伸出壳体30的开口端44。在该配置中，互连器20被布置成穿过其连接的每个PCB中的孔，例如孔46。这有助于确保板连接器16、18的壳体30、32以及互连器壳体38相互重叠并且充分围住电连接部。当PCB是高压电路的一部分时，这可能是特别重要的。

除接线片23、25之外，第一板连接器16的电导体22、24包括多个引脚48、50、52、54，这些引脚被布置在PCB 12中的相应的孔56、58、60、62中，并在本实施方式中还穿过PCB 12中的相应的孔56、58、60、62延伸。如图5所示，孔56-62中的每一个由迹线环绕，该迹线是刻印在PCB12上的电子电路的一部分。参照图3和图4，显然引脚48、50是电导体24的一部分，而引脚52、54是电导体22的一部分。使用该配置，使用应用于PCB 12的底侧42的自动化焊接技术将板连接器16的电导体22、24电连接到PCB12是可能的。相同的配置和自动化焊接工艺可以用于将板连接器18电连接到PCB 14。

由于系统10包括互连器例如互连器20以使用非焊接连接来连接板连接器16、18，所以装配PCB例如电路板12、14的过程可以被快速并且成本有效地执行。这与可能需要手工焊接电导体以完成两个PCB之间的电连接的其它系统相反。图6示出了互连器20的横截面视图。互连器壳体38包括两个端部64、66。从图中很明显，端部64、66不是完全“开放的”，例如在图5所示的板连接器壳体30的开口端44的情况中的。更确切地，由于布置成邻近电导体36、34的端部的开口68、70，互连器壳体38的端部64被称为“开放的”。

类似地，开口端66包括邻近电导体34、36的另一端的两个开口72、74。开口68、70被配置成容纳接线片，例如第一板连接器16的电导体24、22的接线片25、23。开口72、74被配置成容纳第二板连接器18的接线片27、29。以这种方式，第一和第二板连接器16、18的电端子22、24、26、28被配置成可滑动地连接到互连器20的电端子34、36，以完成非焊接连接。公端子和母端子可以颠倒，以使接线片被布置在互连器内，以及母端子被布置在板连接器内。而且，还可以使用板连接器和互连器之间的其它类型的非焊接连接。

图7示出了电导体34的一部分的不完整视图。特别是，它示出了电导体34的端部被配置成具有端子腿76、78、80、82的母电端子。除端子腿76-82之外，电导体34的端部还包括夹紧构件84，该夹紧构件被布置成将压缩力施加在端子腿76-82上，以将各自的接线片固定在其间。母电端子的这种配置提供了允许系统10被用在高压应用中的优势。例如，夹紧元件例如夹紧元件84可以由在升高的温度下具有低松弛性的材料例如301不锈钢制成。这允许将与接线片直接电接触的端子腿76-82由高导电材料例如C151铜制成。在没有使用夹紧元件84的情况下，较高温度应用——例如超过70安培的电流可能存在的大功率应用——可能需要端子腿76-82由在较高温度下具有较好的机械性但比更纯的铜材料有更差的传导性的铜合金制成。

使用按照本发明的实施方式的系统例如上面详细描述的系统10，推进了用于电连接电路板的高效且成本有效的方法。参照上面示出并描述的系统10，本发明的实施方式包括将第一板连接器16焊接到第一PCB 12的步骤和将第二板连接器18焊接到第二PCB 14的步骤。如上所解释的，焊接技术可能方便地为波峰焊或者通孔回流焊接工艺，或者它可以是对实现期望结果有效的某种其它焊接工艺。将第一和第二板连接器16、18相互电连接的步骤将电连接PCB 12、14，并且可以例如使用互连器例如互连器20来实现。

本发明的实施方式还包括将板连接器16、18安装到PCB 12、14的各自的顶侧40、43的步骤，和使用互连器20从PCB 12、14的各自的底侧42、45将第一和第二板连接器16、18相互连接的步骤。在至少一些实施方式中，互连器20的一端64被布置成穿过PCB 12中的孔并且进入第一板连接器16的壳体30中。类似地，互连器20的另一端66被布置成穿过PCB 14中的孔并且进入第二板连接器18的壳体32中。如上面详细描述的，板连接器16、18和互连器20之间的连接可以由非焊接连接产生，在至少一些实施方式中，非焊接连接可以通过将接线片从板连接器16、18滑到互连器20中的母电端子中来产生。使用例如以上描述的非焊接连接可以降低电连接和装配电路板的复杂度及成本。

虽然以上描述了示例性的实施方式，但是意图不是这些实施方式描述本发明的所有可能的形式。更确切地，本说明书中使用的词是描述性的词而不是限制性的词，并且应当理解，可以做出各种改变而不偏离本发明的精神和范围。另外，各种实现的实施方式的特征可以被组合以形成本发明的另外的实施方式。

Claims (20)

1.一种用于电连接电路板的系统，包括：

一对板连接器，其被配置成电连接到各自的电路板，所述板连接器中的每一个包括多个电导体和被配置成围住所述电导体的至少一部分的壳体；以及

互连器，其包括多个电导体和壳体，所述互连器的所述多个电导体中的每一个被配置成电连接到所述板连接器的各自的电导体，从而电连接所述电路板，所述互连器的所述壳体被配置成与所述板导体的所述壳体协作，以至少部分地围住所述互连器的电导体和所述板连接器的电导体之间的电连接部。

2.根据权利要求1所述的系统，其中每一个板连接器的所述壳体包括被配置成与各自的电路板中的孔协作的开口端，使得在所述互连器电连接到所述板连接器时，所述互连器的相应的部分被布置成穿过每一个电路板中的相应的孔并且进入各自的板连接器的开口端中。

3.根据权利要求2所述的系统，其中所述板连接器中的每一个被配置成被安装到各自的电路板的第一侧，并且所述互连器从所述电路板的第二侧电连接所述板连接器。

4.根据权利要求3所述的系统，其中所述板连接器的所述电导体中的每一个包括被配置成布置在各自的电路板中的孔中的至少一个引脚，使得所述板连接器的所述电导体能够使用自动化焊接工艺焊接到它们各自的电路板。

5.根据权利要求4所述的系统，其中所述板连接器的所述电导体中的每一个包括依尺寸制造为不延伸出相应的板连接器的开口端的接线片，所述互连器的所述电导体中的每一个包括被布置在所述互连器的所述壳体内并且被配置成连接到相应的接线片的各自的母端子，所述互连器的所述壳体包括两个端部，每一个端部依尺寸制造为配合到各自的板连接器的开口端中，以便于所述接线片和所述母端子之间的电连接。

6.根据权利要求1所述的系统，其中所述板连接器的所述电导体中的每一个包括接线片，并且所述互连器的所述电导体中的每一个包括被配置成连接到相应的接线片的各自的母端子，所述母端子中的每一个包括各自的一组端子腿和相应的夹紧构件，所述夹紧构件被布置成将压缩力施加在所述端子腿上以将各自的接线片固定在其间。

7.一种用于电连接电路板的系统，包括：

第一板连接器，其被配置成使用自动化焊接工艺焊接到第一电路板，并且包括第一壳体和至少部分地布置在所述第一壳体内的多个电端子；

第二板连接器，其被配置成使用自动化焊接工艺焊接到第二电路板，并且包括第二壳体和至少部分地布置在所述第二壳体内的多个电端子；以及

互连器，其包括多个互连器电端子，所述多个互连器电端子被配置成使用非焊接连接来电连接所述第一板连接器和所述第二板连接器的相应的电端子，以电连接所述第一电路板和所述第二电路板。

8.根据权利要求7所述的系统，其中所述互连器还包括至少部分地围住所述互连器电端子的互连器壳体，所述互连器壳体被配置成与所述第一壳体和所述第二壳体协作，以至少部分地围住所述第一板连接器和所述第二板连接器的所述电端子与所述互连器电端子之间的电连接部。

9.根据权利要求8所述的系统，其中所述第一壳体和所述第二壳体每个包括开口端，并且所述互连器壳体包括两个开口端，所述互连器电端子被配置成可滑动地连接到所述第一板连接器和所述第二板连接器的所述电端子，使得当所述互连器电端子电连接到所述第一板连接器和所述第二板连接器的相应的电端子时，所述互连器壳体的所述开口端以及所述第一板连接器和所述第二板连接器的各自的开口端重叠。

10.根据权利要求9所述的系统，其中所述第一壳体和所述第二壳体的所述开口端被配置成布置在接近所述第一电路板和所述第二电路板中的相应的孔处，使得当所述互连器电端子电连接到所述第一板连接器和所述第二板连接器的相应的电端子时，所述互连器壳体的所述开口端穿过所述第一电路板和所述第二电路板中的相应的孔延伸。

11.根据权利要求9所述的系统，其中所述第一板连接器和所述第二板连接器的所述电端子或者所述互连器电端子中的一个是接线片，以及所述第一板连接器和所述第二板连接器的所述电端子或者所述互连器电端子中的另一个是母端子，所述母端子被配置成在其中容纳所述接线片。

12.根据权利要求11所述的系统，其中所述母端子中的每一个包括各自的一组端子腿和相应的夹紧元件，所述夹紧元件被布置成将压缩力施加在所述端子腿上，以将各自的接线片固定在其间。

13.根据权利要求8所述的系统，其中所述板连接器中的每一个被配置成被安装到所述第一电路板和所述第二电路板的各自的顶侧，并且所述互连器从所述电路板的各自的底侧电连接所述第一板连接器和所述第二板连接器。

14.一种用于电连接电路板的方法，包括：

将第一板连接器焊接到第一电路板；

将第二板连接器焊接到第二电路板；以及

使用非焊接连接来电连接所述第一板连接器和所述第二板连接器，使得所述第一电路板和所述第二电路板电连接。

15.根据权利要求14所述的方法，其中将所述第一板连接器和所述第二板连接器焊接到所述第一电路板和所述第二电路板的步骤包括使用自动化焊接工艺分别将所述第一板连接器和所述第二板连接器焊接到相应的第一电路板和第二电路板。

16.根据权利要求14所述的方法，其中使用非焊接连接来电连接所述第一板连接器和所述第二板连接器的步骤包括将互连器电连接到所述第一板连接器和所述第二板连接器。

17.根据权利要求16所述的方法，其中将所述第一板连接器和所述第二板连接器焊接到所述第一电路板和所述第二电路板的步骤还包括：

从所述第一电路板的顶侧安装所述第一板连接器，并且从所述第一电路板的底侧焊接所述第一板连接器；以及

从所述第二电路板的顶侧安装所述第二板连接器，并且从所述第二电路板的底侧焊接所述第二板连接器，并且其中所述互连器从第一电路板和第二电路板的底侧电连接到所述第一板连接器和所述第二板连接器。

18.根据权利要求16所述的方法，其中将所述互连器电连接到所述第一板连接器和所述第二板连接器的步骤包括将所述互连器的一端布置为穿过所述第一电路板中的孔以及将所述互连器的另一端布置为穿过所述第二电路板中的孔。

19.根据权利要求16所述的方法，其中所述互连器与所述第一板连接器和所述第二板连接器中的每一个之间的电连接是母端子到接线片连接。

20.根据权利要求19所述的方法，其中每一个母端子包括各自的一组端子腿和相应的夹紧元件，所述夹紧元件被布置成将压缩力施加在所述端子腿上，以将各自的接线片固定在其间。

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