CN103687403B - 包括弹性紧固件的电路板系统 - Google Patents

Abstract

包括弹性紧固件的电路板系统。根据本发明的一种电路板系统包括：电路板（101），相对于电路板被机械地支撑的至少一个元件（102），和布置为相对于电路板机械地支撑该至少一个元件的弹性紧固件（106）。该弹性紧固件包括按压该至少一个元件的按压部分（107），和闩锁部分（108），其中闩锁部分（108）从按压部分的端部延伸，并被形状锁定在电路板的一个或更多个孔（109‑110）中。闩锁部分和电路板的一个或更多个孔被成形为提供形状锁定，打开该形状锁定至少需要闩锁部分的克服弹性紧固件的弹簧力的在第一方向上的第一移动，以及接着，闩锁部分的克服弹性紧固件的弹簧力的在第二方向上的第二移动。

Description

包括弹性紧固件的电路板系统

技术领域

本发明涉及一种电路板系统，其包括至少一个由弹性紧固件机械地支撑的元件。

背景技术

典型的电路板系统包括配备有电气部件的电路板。该电路板包含由一层或更多层电气绝缘材料和电导体制成的本体，其中，电导体位于电路板的一个或两个表面上和/或位于电气绝缘材料层之间。电气部件中的每个可以是例如集成电路，诸如处理器或存储器，或者是分立部件，诸如电阻器、电容器、电感器、晶体管或二极管。另外，电路板系统还可以包括电气部件之外的其他元件。其他元件的示例是散热片和机械支撑臂。通常地，用于附接诸如散热片和机械支撑臂的元件的装置是弹性紧固件，因为它们相对成本效益好并且易于组装和拆卸。

专利公开US20090154109描述了一种电路板系统，该电路板系统包括与电子部件热接触的散热器和将散热器固定到电路板的弹性紧固件。弹性紧固件包括设置在散热器上的按压部分和从按压部分的相对端延伸的弹性闩锁部分。每个闩锁部分包括钩，所述钩用于与安装在该电路板上的相应固定构件接合。

电路板系统可能在许多情况下经受无意的机械冲击，并且存在如下情况，其中上述类型的弹性紧固件在操作电路板系统时被无意地打开。因此，需要一种安全弹性紧固件，以使无意地打开的风险最小化。

发明内容

以下给出了简要的概述，以提供对各种本发明的实施例的一些方面的基本理解。该概述不是本发明的广泛概观。它既不旨在标识本发明的核心或关键元件，也不旨在描绘本发明的范围。下面的概要仅仅以简化的形式给出了本发明的一些概念，作为本发明的示例性实施例的更详细的描述的前序。

根据本发明，提供了一种新的电路板系统，其可以是例如（但不必须是）电信设备的一部分。根据本发明的电路板系统，包括：

-电路板；

-相对于电路板被机械地支撑的至少一个元件；和

-弹性紧固件，该弹性紧固件被布置成相对于电路板机械地支撑该至少一个元件，该弹性紧固件包括按压部分和闩锁部分，按压部分按压该至少一个元件，闩锁部分从按压部分的端部延伸，且被形状锁定在电路板的一个或更多个孔中。

上述闩锁部分和电路板的一个或更多个孔被成形为提供形状锁定，打开该形状锁定至少需要闩锁部分的克服弹性紧固件的弹簧力的在第一方向上的第一移动，以及接着，闩锁部分的克服弹性紧固件的弹簧力的在第二方向上的第二移动，其中第一方向和第二方向相互交叉。事实是，打开形状锁定需要克服弹簧力的在相互交叉方向上的至少两个连续运动，从而显著降低了无意打开弹性紧固件的风险。

在根据本发明的非限制性的示例性实施例的电路板系统中，弹性紧固件的闩锁部分包括线材制成的钩子，并且电路板的孔包括第一孔和第二孔，第一孔的尺寸被设置成使得该钩子能够移动穿过第一孔，第二孔相对于第一孔定位，使得钩子被装配到在第一孔和第二孔之间的峡部，并且钩子的末端部分延伸穿过第二孔。有利的是，第一孔具有细长形状，并被设置成使得移动钩子穿过第一孔需要克服线材的扭转弹簧力来扭转钩子。

在根据本发明的另一非限制性的示例性实施例的电路板系统中，弹性紧固件的闩锁部分包括设有孔的带状物，且电路板的孔被成形以形成夹头，所述夹头延伸穿过弹性紧固件的闩锁部分的孔。夹头包括较窄的颈部和较宽的端部，并且弹性紧固件的闩锁部分的孔包括比夹头的端部宽的第一部分，和比夹头的端部窄但比夹头的颈部宽的第二部分。弹性紧固件的弹簧力被布置为保持闩锁部分使得夹头的颈部穿过闩锁部分的孔的第二部分。

本发明的许多其他非限制性的示例性实施例，在所附从属权利要求中描述。

本发明的各种非限制性的示例性实施例，包括构造和操作方法，连同本发明的其他的目的和优点，通过下面的具体示例性实施例的描述并结合附图阅读，将被充分地理解。

本文中所使用的动词“包含”和“包括”作为开放性限制，其既不排除也不需要未叙述的特征存在。从属权利要求中叙述的特征可相互自由组合，除非有另外明确的说明。

附图说明

通过示例的形式并参考附图，本发明的示例性实施例及其优点在下面被更详细地解释，其中：

图1a、图1b和图1c图示了根据本发明的示例性实施例的电路板系统；

图2a、图2b和图2c图示了根据本发明的示例性实施例的电路板系统；

图3a和3b图示了根据本发明的示例性实施例的电路板系统的细节；

图4a和4b图示了根据本发明的示例性实施例的电路板系统的细节；

图4c和图4d图示了根据本发明的示例性实施例的电路板系统的细节；且

图5图示了根据本发明的示例性实施例的电路板系统。

具体实施方式

图1a示出了根据本发明的示例性实施例的电路板系统的透视图。图1b示出了在图1a中沿着弧A-A截取的截面的示意图。图1c图示了沿着图1a和图1b中的箭头B观察的视图。电路板系统包括配备有电气部件的电路板101，其中，电气部件中的一个以附图标记121标示。电路板系统可以是例如（但不是必须是）电信设备的一部分，且其可以包括例如用于支持如下数据传送协议中的至少一种的处理系统：因特网协议“IP”、以太网协议、多协议标签交换“MPLS”协议、异步传输模式“ATM”。

电路板系统包括元件102，该元件102相对于电路板101被机械地支撑。在图1a-1c中图示的示例情形中，元件102是具有第一表面的散热器，该第一表面与电子部件121具有导热关系，电子部件121位于散热器和电路板101之间。电路板系统包括弹性紧固件106，该弹性紧固件106包括将散热器压靠电气部件121的按压部107。弹性紧固件106包括闩锁部分108，该闩锁部分108从按压部分107的端部延伸，并形状锁定在电路板101上的孔中，使得打开形状锁定至少需要闩锁部的克服弹性紧固件的弹簧力的在第一方向上的第一移动，以及接着，闩锁部的克服弹性紧固件的弹簧力的在第二方向上的第二移动，其中，第一方向和第二方向相互交叉。在图1a-1c中图示的示例情形中，弹性紧固件106由弹性材料的线材制成，弹性材料例如钢。线材可以是圆线材，或可替换地，该线材可以具有非圆形横截面。弹性紧固件的闩锁部分108包括钩子111，并且电路板的孔包括第一孔109和第二孔110，第一孔109的尺寸设置成使得该钩子能够移动通过第一孔，第二孔110相对于第一孔定位，使得钩子被装配到在第一孔和第二孔之间的峡部112，并且钩子的末端部分113延伸穿过第二孔，如在图1b中所示。第二孔110的直径D优选地布置成和钩子111的末端部分113的直径T匹配，使得打开形状锁定需要的第一移动的方向大体上由第二孔110的壁确定。

如从图1a和图1b中所见，钩子111必须首先在坐标系统190的负z方向上的移动，以便从第二孔110释放钩子的末端部分113，并且随后钩子必须在负y方向上移动，以便使钩子能够移动穿过第一孔109。弹性紧固件106在其正常工作位置被拉紧，如在图1a和图1b中所示，使得在负z方向上的移动和在负y方向上的移动都要克服弹性紧固件的弹簧力。所产生的弹簧力在图1b中以矢量F图示。

在根据本发明的示例性实施例的电路板系统中，第一孔109具有细长形状，并且其被设置成使得移动钩子111穿过第一孔时需要克服线材的扭转弹簧力来扭转该钩子。这种情况在图1c中图示，其示出了沿着在图1a和1b中所示的箭头B观察到的视图。打开形状锁定需要首先在负z方向上的移动，以便从第二孔110释放钩子的末端部分，然后平移移动Q和旋转R一起，如在图1c中所示，其中在负z方向上的移动和移动Q要克服弹簧力，旋转R要克服线材的扭转弹簧力。

在图1a中仅可见弹性紧固件106的一个端部，即包括闩锁部分108的端部。弹性紧固件的另一端优选地包括与包括闩锁部分108的端部类似的钩子布置。还可以是，弹性紧固件的另一端包括不同的用于接合该电路板的布置，例如固定于电路板的槽的延伸部分。

图2a示出了根据本发明的示例性实施例的电路板系统的透视图。图2b示出了沿图2a的线A-A截取的截面的示意图。图2c图示了沿在图2a和图2b中所示箭头B观察时的视图。电路板系统包括配置有电气部件的电路板201，电气部件中的一个用附图标记221标示。电路板系统包括元件202，其相对于电路板被机械地支撑。在图2a-2c中所示的示例情况下，元件202是具有第一表面的散热器，第一表面与电子部件221具有导热关系，该电子部件221位于散热器和电路板201之间。电路板系统包括弹性紧固件206，弹性紧固件206包括将散热器压靠电气部件221的按压部分207。在图2a-2c中所示的示例情况下，弹性紧固件206是由平坦带状弹性材料制成，例如钢。弹性紧固件的按压部分207包括细长孔，散热器的两个散热片延伸穿过该细长孔，如在图2a中所示，以便为散热器提供稳定的机械支撑。弹性紧固件206包括闩锁部分208，其从按压部分207的端部延伸，并被形状锁定在电路板201的孔209中，使得打开形状锁定至少需要闩锁部分的克服弹性紧固件的弹簧力的在第一方向上的第一移动，以及接着，闩锁部分的克服弹性紧固件的弹簧力的在第二方向上的第二移动，其中，第一方向和第二方向相互交叉。

弹性材料的闩锁部分208设有孔214，并且电路板的孔209被成形以形成夹头215，其延伸穿过闩锁部分的孔。闩锁部分的孔214和夹头215在图2b和图2c中图示。该夹头包括较窄的颈部216和较宽的端部217，如在图2c中所示。闩锁部分208的孔214包括第一部分218和第二部分219，第一部分218在平行于电路板的方向上宽于夹头的端部217，第二部分219在平行于电路板的方向上窄于夹头215的端部217但宽于夹头215的颈部216。弹性紧固件206的弹簧力被布置为保持闩锁部分208，使得夹头215的颈部216穿过第二部分219，即孔214的较窄部分，如在图2b和图2c中所示。

如从图2b和图2c中所见，闩锁部分208必须首先在坐标系统290的负z方向上移动，以便使孔214的第一部分218和夹头215对齐，并且随后闩锁部分208必须在正y方向上移动，以便从夹头215释放闩锁部分208。弹性紧固件206在其正常工作位置被张紧，如在图2a到2c中所示，使得上面提及的两个运动都要克服弹性紧固件的弹簧力。

在图2a中仅可见弹性紧固件206的一个端部，即包括闩锁部分208的端部。弹性紧固件的另一端优选地包括与包括闩锁部分208的端部类似的布置。还可以是，弹性紧固件的另一端包括不同的用于接合该电路板的布置，例如固定于电路板的窄槽的急剧弯曲边缘。

图3a和图3b图示了根据本发明的示例性实施例的电路板系统的细节。图3a和图3b图示了电路板系统的电路板301的一部分，弹性紧固件306的闩锁部分308，以及电路板的孔309。电路板的孔309成形以形成夹头315，夹头315是不对称的，使得夹头的端部317构成为：夹头的第一侧边缘上的肩部比夹头的第二侧边缘的肩部宽，如在图3b中所示。闩锁部分308的孔314是不对称的，使得孔的第一部分和第二部分318和319构成为：孔的第一边缘上的肩部比孔的第二边缘上的肩部宽，如在图3a中所示。如从图3a和图3b中所见，闩锁部分308必须第一步在坐标系统390的负z方向上移动，第二步，闩锁部分308必须在负x方向上移动，以及第三步，闩锁部分308必须在正y方向上移动，以便从夹头315释放闩锁部分308。优选地，弹性紧固件306在其正常工作位置被张紧，如在图3a和图3b中所示，使得上面提及的在负z方向上和在正y方向上的运动要克服弹性紧固件的弹簧力。

图4a和图4b图示了根据本发明的示例性实施例的电路板系统的细节。图4a和图4b图示了电路板系统的电路板401的一部分，弹性紧固件406的闩锁部分408，以及电路板的孔409，孔409成形以形成夹头415。电路板系统的细节图示在图4a和图4b中，除了闩锁部分408的孔414外，其他和在图3a和3b中图示的类似，其中闩锁部分408除了包括第一部分418和第二部分419，还包括第三部分420，第三部分420窄于夹头415的端部417但宽于夹头的颈部416。如在图4a中所示，孔414的第一部分418在孔414的第二部分419和第三部分420之间。孔414的第三部分420在垂直于电路板的方向，即在坐标系统490的z方向上扩展了闩锁部分408的移动范围。孔414的第三部分420降低了无意打开弹性紧固件的风险，因为该闩锁部分408只有在z方向移动范围的中部处时，才能够被从夹头415释放。如从图4a和图4b所见，闩锁部分408必须第一步在负z方向上移动大约其在z方向上的移动范围的一半距离，第二步，闩锁部分408必须在负x方向上移动，以及第三步，闩锁部分408必须在正y方向移动上，以便从夹头415释放闩锁部分408。当闩锁部分408无意地在负z方向上移动时，大多数可能性是，闩锁部分408移动超过或不到打开该弹性紧固件406的应该的位置。因此，减少了无意打开的风险。优选地，弹性紧固件406在其正常的工作位置处被张紧，如在图4a和图4b中所示，使得上面提及的在负z方向上和在正y方向上的运动克服弹性紧固件的弹簧力。

应该注意的是，在图4a和4b中图示的使用扩展运动范围的原理，也适用于当在电路板有对称夹头以及在闩锁部分有对称孔的情况，如在图4c和图4d中所示。

在根据本发明的示例性实施例的电路板系统中，孔414的第二部分418在垂直于电路板401的方向上的高度H比电路板的厚度S至多大25%。在根据本发明的另一示例性实施例的电路板系统中，第二部分418的高度H比电路板的厚度S至多大10%。使高度H越来越接近电路板的厚度S降低了无意打开弹性紧固件的风险，但是，在另一方面，安装和有意打开需要更高的精度且因此执行得较慢，因此需要权衡（trade-off）。

在根据本发明的示例性实施例的电路板系统中，孔414的第二部分418在垂直于电路板401的方向上的高度H，是孔414在垂直于电路板的方向上的总高度的至多三分之一。

图5图示了在根据本发明的示例性实施例的电路板系统。电路板系统包括电路板501与元件502、503、504和505，该元件相对于电路板被机械地支撑。在图5中所示的示例性情况下，元件502-505是电气部件，其通过电线电连接到电路板。电气部件可以是例如电解电容器。电路板系统包括弹性紧固件506，弹性紧固件506包括按压部分507，其构成机械地支撑元件502-505的支撑臂的一部分。弹性紧固件506包括闩锁部分508，闩锁部分508从按压部分507的端部延伸，并被形状锁定在电路板501的孔509中，使得打开形状锁定至少需要闩锁部分的克服弹性紧固件的弹簧力的在第一方向上的第一移动，以及接着，闩锁部分的克服弹性紧固件的弹簧力的在第二方向上的第二移动，其中，第一方向和第二方向相互交叉。

在如图5所示的示例情况下，弹性紧固件506由平坦带状的弹性材料制成，例如钢。弹性材料的闩锁部分508设有孔514，电路板的孔509被形成为夹头，该夹头延伸穿过闩锁部分的孔。闩锁部分508的孔514和上面提及的夹头可以是，例如在图2b和图2c中示出的，或者是在图3a和图3b示出的，或者是在图4a和4b中示出的。在图5中仅可见弹性紧固件506的一个端部，即包括闩锁部分508的端部。弹性紧固件的另一端优选地包括与包括所述闩锁部分508的端部类似的布置。还可以是，弹性紧固件的另一端包括不同的用于接合该电路板的布置，例如固定于电路板的窄槽的急剧弯曲边缘。

以上给出的描述中提供的具体实施例不应被认为为限制所附权利要求的适用性和/或解释。

Claims (7)

1.一种电路板系统，包括：

-电路板(101、201、301、401、501)；

-至少一个元件(102、202、502-505)，所述元件相对于所述电路板被机械地支撑；和

-弹性紧固件(106、206、306、406、506)，所述弹性紧固件被布置为相对于所述电路板机械地支撑所述至少一个元件，所述弹性紧固件包括按压部分(107、207、507)和闩锁部分(108、208、308、408、508)，所述按压部分(107、207、507)按压所述至少一个元件，所述闩锁部分(108、208、308、408、508)从所述按压部分的端部延伸，并被形状锁定在所述电路板的一个或更多个孔(109、110、209、309、409、509)中，

其中，所述闩锁部分和所述电路板的一个或更多个孔被成形为提供锁定形状，打开所述形状锁定至少需要所述闩锁部分的克服所述弹性紧固件的弹簧力的在第一方向上的第一移动，以及接着，所述闩锁部分的克服所述弹性紧固件的弹簧力的在第二方向上的第二移动，所述第一方向和所述第二方向彼此交叉，

所述闩锁部分包括线材制成的钩子(111)，并且，所述电路板的所述孔包括第一孔(109)和第二孔(110)，所述第一孔(109)的尺寸设置成使得所述钩子能够移动穿过所述第一孔，所述第二孔(110)相对于所述第一孔定位，使得所述钩子被装配到在所述第一孔和所述第二孔之间的峡部(112)，并且，所述钩子的末端部分(113)延伸穿过所述第二孔，

其特征在于，所述第一孔具有细长形状，并被设置成使得移动所述钩子穿过所述第一孔需要克服所述线材的扭转弹簧力来扭转所述钩子，以使得该扭转的旋转轴垂直于所述电路板。

2.根据权利要求1所述的电路板系统，其中，所述第二孔(110)的直径被布置成和所述钩子的所述末端部分(113)的直径匹配，以便将所述第一方向布置为由所述第二孔的壁确定。

3.根据权利要求1所述的电路板系统，其中，所述元件(102、202)是具有第一表面的散热器，所述第一表面与电子部件(121、221)具有导热关系，所述电子部件(121、221)被安置在所述散热器和所述电路板之间，所述弹性紧固件的所述按压部分(107、207)将所述散热器压靠所述电子部件。

4.根据权利要求3所述的电路板系统，其中，所述弹性紧固件的所述按压部分包括至少一个孔，所述散热器的散热片延伸穿过所述孔。

5.根据权利要求1所述的电路板系统，其中，所述至少一个元件(502-505)是电连接到所述电路板的至少一个电气部件，并且，所述弹性紧固件(506)的所述按压部分(507)构成机械地支撑所述至少一个电气部件的支撑臂的至少一部分。

6.根据权利要求5所述的电路板系统，其中，所述至少一个电气部件中的每一个是电解电容器。

7.根据权利要求1所述的电路板系统，其中，所述电路板系统包括用于支持如下数据传送协议中的至少一种的处理系统：因特网协议“IP”、以太网协议、多协议标签交换“MPLS”协议、异步传输模式“ATM”。