CN104115336A - 用于接触电路板的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于接触电路板(18)的装置，其包括：一个或多个接触元件(14)；可以插入所述电路板(18)的至少一部分的入口；用于相对于所述接触元件(14)移动所述电路板(18)直至与所述接触元件(14)接触的部件；以及用于将所述电路板固定在与所述接触元件(14)接触的位置的部件。

Description

用于接触电路板的装置
技术领域
本发明涉及用于接触电路板的装置，例如，该电路板至少暂时地将与任意类型的测试装置或电路连接。
背景技术
目前已知的是，此类电路板通过插上一个或多个连接器头来进行接触，然而，这通常与这样的缺点相关，即需要相对大的基本上产生自借助于弹簧元件的连接器头的机械锁定的相对大的插入力的缺点。因此，至少在采用了柔性载板的电路板的情况下，借助于连接器头的接触是不合适的。此外，产生自单个连接器头的插入的连接错误，可能导致电路板或连接至它的电系统的毁坏。
发明内容
从该现有技术出发，本发明基于提供如下装置，使电路板的简单快速的接触成为可能，并特别地避免高的插入力或接触力的施加，使得即使电路板基于柔性载板，也能避免毁坏电路板。
这个问题是通过根据独立方案1的装置来解决的。根据本发明的装置的有利的实施方式是从属方案的主题，并在本发明的以下描述中进行解释。
本发明基于以下构思：使电路板快速安全地与匹配触点接触，特别是利用低接触力，其中，将电路板或电路板的待被接触的对应部分固定在入口(intake)中，然后，电路板和接触元件的接触通过电路板或优选地固定在入口中的相关部分的被引导的移动或滑动来实现。
因此，根据本发明的用于接触电路板的装置至少包括以下元件：
-一个或多个接触元件，优选地，该一个或多个接触元件不可动地定位在装置中，特别是配置在装置的壳体(的一部分)中；
-(至少)一个入口，电路板的至少一部分能够插入所述入口中；优选地，入口在尽可能宽的区域内包围电路板或电路板的一部分，特别是仅留有电路板的如下部分暴露在外：那些将被接触的电路通道(部分电路通道)配置在电路板的该部分上；
-用于相对于接触元件移动或滑动电路板直至与接触元件发生接触的部件；电路板的被引导的移动确保了电路板以限定的方式移向接触元件，这排除了接触错误的可能性，同时防止了电路板相对于接触元件翘起，在使用较高的接触力时可能会发生翘起；以及
-用于将电路板固定或保持在与接触元件接触的位置并确保永久接触的部件。
在根据本发明的装置的优选实施方式中，装置还具有(至少)一个对中元件，在与接触元件接触之前，通过该对中元件将电路板对中。优选地，这是通过电路板的相对于接触元件被引导的移动或滑动来实现的。
例如，可以设置(至少)一个对中销(优选地，在至少一部分变尖的对中销)，将电路板中的开口推至对中销上，以使电路板对中。以这个方式，可以确保电路板的电路通道相对于对应的接触元件准确地对准。
特别优选地，可以设置至少两个形状、排列和/或尺寸不同的对中销，对中销可以接合在电路板的对应排列的和/或尺寸的开口中。这可以产生允许防止电路板的不正确插入的编码。
优选地，电路板可以与入口一起移动或滑动以与接触元件接触。这使得可以将移动所需的力施加给入口(而非电路板)。然后，这些力从入口至电路板的传递可以在相对大的表面积中发生，因而具有较小的压力。
更优选地，入口可以为弹簧配置。一方面，这意味着在入口处于它的无负载状态，即当它不受到用于滑动的部件的导致移动的力时，入口通过弹簧负载的装置被偏置到电路板不与接触元件接触的初始位置。这可以确保，在电路板插入入口时，电路板还不与接触元件建立接触。然后，目的是与接触元件接触的电路板和入口的滑动，可以克服入口的弹簧负载的装置的相反的力而发生。此外，弹簧产生的预张力可以用来将电路板固定在与接触元件接触的位置(接触位置)。
优选地，电路板的滑动可以借助于滑块来实现，其中滑块的移动方向和电路板的移动方向优选是非平行的(也是非同轴的)。滑块和电路板的移动的非平行性具有以下优点：可以通过简单的部件实现相对大的传动比，使得滑块的显著较大的滑动移动是必需的，以便优选地实现电路板从初始位置到接触位置的相对短的移动。这使优选地手动控制滑块的操作变得容易。
滑块和电路板的非平行运动可以以简单的方式来实现，在该方式中，滑块的接触面在电路板和/或入口的接触面上滑动，其中，相对于相对运动方向，这两个接触面相对于彼此布置成大于0°至小于90°的角度。这意味着，滑块和电路板的期望的非平行运动可以以对应于“斜面”功能的简单的方式来实现。此外，两个移动的传动比可以通过两个接触面之间形成的角度的选择来简单地进行调整。
此外，滑块在电路板与接触元件接触的位置的力锁定(force-locking)固定，可以通过该实施方式来实现。这可以如下地实现：由于滑块的移动导致的电路板的行进克服弹簧元件的弹力而发生。这个弹力可以提高两个接触面之间的摩擦，因而可以使滑块在装置的接触位置力锁定固定。例如，如果入口与电路板一起移位，那么弹力可以通过入口的弹簧负载的装置来施加。替代地或此外，有利的可能性还在于由接触元件施加弹力，例如，这些接触元件安装有弹簧，或由于变形其自身产生了弹力。
在根据本发明的装置的优选实施方式中，该装置可以具有壳体，该壳体包括形成入口的第一壳体部和包括接触元件的第二壳体部，其中两个壳体部能够相对于彼此移动。
特别优选地，可以设计这两个壳体部以使它们可相对于彼此转动，特别是这两个壳体部可以以这样的方式相互连接，其中插入入口的电路板在第一转动位置接触或将要接触接触元件，插入入口的电路板在第二转动位置不接触或将不接触接触元件。
还优选地，借助于弹簧元件向第一转动位置对两个壳体部施力。为了插入电路板，两个壳体部随后相对于彼此转动进入第二转动位置(例如手动地转动)，使得可以将电路板插入而不接触接触元件。然后，由于弹簧力，两个壳体部的释放可以致使两个壳体部自动地移动进入第一转动位置，并通过弹簧力将两个壳体部固定在这个位置。
由于电路板在第一转动位置插入入口可能毁坏接触元件和/或电路板，优选地，还可以设置防止电路板在第一转动位置插入入口的部件。优选地，这些部件可以由一个或多个对中销组成，在第一转动位置，一个或多个对中销配置在入口的插入槽中，从而防止电路板插入入口。
在根据本发明的装置的进一步优选的实施方式中，可以设置至少一个HF接触元件，用于高频信号的传输，并可以设置至少一个DC接触元件，用于直流电的传输。由此，HF接触元件可以有利地包括中心接触部，该中心接触部在两个外接触部之间以共面排列的方式配置。
由于同轴电缆有利地适于高频信号的传输，还优选地，中心接触部可以与从装置引出的同轴电缆的内导体电连接，外接触部可以与同轴电缆的外导体电连接。例如，装置或HF接触元件可以借助于同轴电缆与测试装置连接。
相反地，DC接触元件可以有利地与从装置引出的优选地柔性的带状导体电连接。这些在低的花费和低的空间要求方面表现突出。还可以直接接触一个或多个绞合铜导体(stranded copper conductor)。
特别地，电路板与根据本发明的装置的接触元件的接触，意在允许传输高频信号(HF信号)。
附图说明
以下参照附图中所示出的示例性实施方式来更详细地解释本发明，其中：
图1至图3显示了根据本发明的用于接触电路板的装置的第一实施方式的不同使用步骤；
图4显示了根据图1至3的装置的一部分的等距纵剖面(isometriclongitudinal section)；
图5显示了根据图1至4的装置的入口元件的等距视图；
图6显示了根据本发明的处于闭合状态的装置(无电路板)的第二实施方式的立体图；
图7显示了根据图6的处于闭合状态的装置；
图8显示了用于与根据图6和7的装置一起使用的电路板的立体图；
图9显示了根据图6和7的装置的立体图，该装置具有部分插入的根据图8的电路板；
图10显示了穿过根据图9的装置的纵剖面的立体图，该装置具有完全插入的电路板；
图11显示了根据图6和7的装置的下部的立体图；
图12显示了根据图10的具有集成的弹簧接触梳(spring contact comb)的下部；以及
图13显示了根据图6和7的装置的上部的立体图。
具体实施方式
图1至5中所示的装置具有壳体1。壳体1中配置有载板2，在载板2的表面上配置有几个电接触元件3。每个接触元件3均与信号电缆4连接，这些信号电缆4穿过壳体1一侧的开口从壳体中穿出。例如，信号电缆4可以通向测量装置(未示出)，电路板5的功能检测将借助于该测量装置来进行。为了进行功能检测，使电路板5以限定的方式与接触元件3接触，使得每个接触元件3均与电路板5的几个电路通道中的一个电路通道上的预定位置接触。
为了实现与接触元件3接触，将电路板5的一端插入由配置在壳体1中的入口元件7形成的入口6中。优选由塑料制成的入口元件7包括两个部件(特别是参见图5)，即包括入口6和与入口6弹性连接的固定板8，固定板8不可动地固定在壳体1内。入口6是这样设计的：至少部分地在五个面(插入的端面，上面，两侧面和下面)上包围电路板5的插入部，特别地，仅在它的下面留下露出的部分，待被接触的电路通道位于该部分。由此，将电路板5如此远地插入由入口6形成的入口槽，以使其端面抵靠在入口槽的底部。
装置还包括滑块9形式的致动元件。滑块9形成了在壳体1的对应的槽内被引导的隆起10。借助于隆起10，滑块9可以沿着壳体1的槽限定的方向手动地移动。例如当用手的拇指操作滑块时，隆起10表面中的平行沟由此为滑动提供了足够的阻力。
当滑块9移动时，它在入口板7的上面滑动。通过滑块9从图1、2和4(在这些图中，滑块9的下面仅与入口元件7的固定板8的上面接触)中所示的初始位置开始的移动，滑块9的前端滑过入口6的上面。因此，处于非负载的初始位置的入口6的上面不与固定板8的上面共面，而是略微地升起，沿着滑块9的移动方向向下转动变得越来越容易。该移动与弹力对抗，该弹力产生自入口6至固定板8的弹簧负载的连接的变形。通过入口6的转动，入口6与电路板5的插入部一起移向接触元件3。
在该移动的过程中，首先使电路板5相对于接触元件3准确地定位，在该定位中，几个锥形定位销(未示出)接合在电路板5(参见图1)中的对应的定位开口中。仅在定位销在定位开口中接合和导致的电路板5的定位之后，即在入口6和容纳在入口6中的电路板5中的部分进一步转动之后，配置在电路板5的下面上的电路通道才与接触元件3发生接触。这确保了接触准确地发生在电路通道上的期望的位置上。
在图3中所示的滑块9的位置，即当已经将滑块9沿着朝向入口5的自由端的方向尽可能地推远时，电路板5与配置在它下方的接触元件3接触。在装置的这个接触位置，滑块9以力锁定的方式(自锁)固定，使得必须通过手动地推回滑块9来将接触主动地解除。
滑块9的力锁定固定通过发生在滑块9的接触面和壳体1或入口元件7的关联接触面之间的摩擦实现。可以容易地选择如此大的摩擦，以实现期望的力锁定固定，因此归因于入口6的弹簧负载，将滑块9夹在入口6和壳体1之间。弹簧负载不仅产生自入口6至固定板8的连接的变形，还产生自接触元件3传给电路板5的弹力，电路板5进而把弹力传给入口6。为了这个目的，可以将接触3以弹簧接触销的形式弹簧安装或设计，其中，至少两个部分可以克服(特别是可伸缩的)弹簧元件的张力相互移位。
例如，在借助于电路板5和接触元件3的接触传输HF信号的情况下，可以将接触元件3设计成传统的共面LIGA触点。另一方面，如果传输的是直流电，触点可以特别地为传统的弹簧接触销。自然地，还可以使用不同的接触元件(例如LIGA触点和弹簧接触销)的组合。
根据图6至13中所示的本发明的装置的实施方式具有两部件壳体。壳体的基体11(第二壳体部)是装置的下部的部件。壳体的盖12(第一壳体部)是装置的上部的部件。基体11和盖12借助于两个圆柱对准销13以摇臂开关的形式可旋转地连接在一起。
壳体的基体11形成了就座凹部(seating recess)，在该就座凹部内配置两个(导电的)HF接触元件14。两个HF接触元件14被设计成共面金属接触元件，并且均包括中心接触部15和与中心接触部15并排共面排列地配置在中心接触部15的侧方的两个外接触部16。例如，可以在已经借助于所谓的LIGA法制造的中心接触部15和外接触部16之间形成电绝缘气隙。在不同情况下，它们相对于彼此的位置通过两个绝缘体17来确保，两个绝缘体17在电缆侧端附近固定(例如粘附地固定)至HF接触元件14。在不同情况下，HF接触元件14借助于绝缘体17中的一个与壳体的基体11连接(例如粘附地连接)。
HF接触元件14的位于HF接触元件14的接触侧端和关联的绝缘体17之间的部分自由地伸入空间中。这允许在接触侧端上形成的HF接触元件14的接触点在与被检测的电路板18的关联接触点(参见图8)接触时弹性地倾斜。这确保了限定的接触压力和公差补偿。
各HF接触元件14均在HF接触元件14的电缆侧端与同轴电缆19连接。为了这个目的，各同轴电缆19的端部为锥形的内导体20与关联的HF接触元件14的中心接触部15接触，而每个HF接触元件14的两个外接触部16则(经由导电基体11)以导电的形式与关联的同轴电缆19的外导体39连接。
高频信号将经由HF接触元件14和同轴电缆19在电路板18和测量装置(未示出)之间传输。为了提供高频信号的好的屏蔽，壳体的基体11被设计为导电的，例如由金属或金属化的(例如涂覆金属的)塑料制成。作为共面接触元件的HF接触元件14的设计和借助于同轴电缆19的传输，有助于高频信号的好的屏蔽。
基体11还具有两个定位柱21，定位柱21接合在电路板18的关联的定位开口22中，以准确地定位在装置中和在其中固定。不同直径的两对定位柱/定位开口确保了电路板18以正确的方位安装在装置内。
装置的下部还包括弹簧梳23(参见图11)的形式的弹簧元件。弹簧元件具有基体，该基体经由弹簧梳23固定至壳体的基体11。多个弹簧指(springfinger)24从基体延伸出来。弹簧梳23意在确保电路板18与由装置的上部形成的接触区域(DC接触元件)的可靠接触。由此，当给弹簧指24施加载荷时，两个横向支撑臂25防止弹簧梳23向上翘起。有利地，弹簧梳23可由塑料制成。
壳体的盖12形成了电路板18用的入口26。由此，两个横向导槽27引导电路板18的插入和拔出移动。带状导体28的一端突出到入口26中。几个电路通道29配置在带状导体28的面向下部或插入的电路板18的面上，这形成了端接触区域(DC接触元件30)。这些端接触区域意在接触电路板18上的电路通道31的关联的接触区域。当操作装置时，仅期望直流电经由电路通道29、31被传输，使得不必在屏蔽上产生费用。因此，壳体的盖12还可以有利地由塑料(例如热塑性塑料)制成。为了带状导体28的定位和固定，其具有供盖12的定位柱32穿入的定位开口。此外，带状导体28固定至盖12，用介入弹性体元件34将带状导体28夹在盖12和弹簧元件33之间。例如，这些元件与盖12的连接可以借助于由盖12形成的铆钉销35来实现，铆钉销35延伸贯穿弹簧元件33的固定开口。然后，使铆钉销35的自由端热变形或通过施加压力来使铆钉销35的自由端变形，使得它们的直径在端区域扩大。这与弹簧元件33产生了形状锁定连接。优选地，铆钉销35的变形与给弹簧元件33施加压力同时发生，弹性体元件34产生压缩，并且在铆钉销35变形之后果，弹性体元件34至少部分地保持直立。这致使带状导体28至盖12的基本上无游隙的(play-free)固定。
例如如图1所示，当安装装置时，形成为支架弹簧(leg spring)的弹簧元件33在壳体或装置的闭合位置(第一转动位置)对壳体或装置施力。在这个位置，由于定位柱21突出到入口26中，电路板18不能插入入口26中。
如图7所示，电路板18只可能在装置的打开位置(第二转动位置)插入入口26。为了打开装置，必须在露出同轴电缆19和带状导体28的端部处将其手动按压到一起。这导致壳体的基体11和盖12稍微分开，使得定位柱21打开入口26。然后，可以将电路板18插入入口26，直至它遇到轴向挡块(axialstop)，其中电路板18的前边缘的两个尖的会聚缺口(converging notches)37与盖12的定位柱32相互作用，以确保电路板18的正确的角对准。与定位柱21类似，缺口37相对于电路板18的纵轴的不对称设置，防止了电路板18上下面颠倒地(完全地)插入入口26。
在电路板的完全插入之后，可以释放壳体上的压力。然后，弹簧元件33使壳体的两个部件移动回到它们的闭合位置，并将其保持(固定)在这个位置。由此，下部的定位柱21接合在电路板18中的定位开口22中。这致使电路板18准确地定位和固定在装置中。同时，HF接触元件14在电路板18的下面接触对应的HF接触点38，其中HF接触元件14稍微弹性地变形以产生足够的接触压力和公差补偿。由此，两个止动销36抵靠电路板18并因此限制了HF接触元件14的弹性变形，防止它们被毁坏。为了这个目的，HF接触元件14突出超过止动销36限定的量。带状导体28的DC接触元件30也接触在电路板18的上面上的关联的电路通道31(DC接触对)。由此，通过装置的闭合而弹性地变形的弹簧梳23的弹簧指24确保了足够的接触压力和公差补偿。在这个示例性实施方式中，为每个DC接触对提供一个弹簧指24。这可以确保给每个DC接触对均施加了必需的接触压力，并且每个DC接触对均实现了单独的公差补偿，其中，电路板18具有柔性载板38。
作为弹簧梳23的替代，还可以通过弹簧元件(未示出)的使用来实现相应的功能，该弹簧元件具有共用的弹簧基体(例如以支架弹簧的形式的弹簧基体)，其中由弹性材料制成的单独的接触片安装于面向电路板18(被设计成连续的压力接触边缘)的边缘。在这种情况下，弹簧基体基本上确保了接触压力，而接触片则确保了单独的公差补偿。

Claims (19)

1.一种用于接触电路板(5；18)的装置，该装置包括：
-一个或多个接触元件(3；14)；
-入口(6；26)，所述电路板(5；18)的至少一部分能够插入到所述入口中；
-用于相对于所述接触元件(3；14)移动所述电路板(5；18)直至接触所述接触元件(3；14)的部件；以及
-用于将所述电路板(5；18)固定在与所述接触元件(3；14)接触的位置的部件。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在接触所述接触元件(3；14)之前，移动着的所述电路板(5；18)被对中。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括对中销(21)，所述电路板(5；18)中的开口被推至所述对中销。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述装置包括至少两个对中销(21)，所述至少两个对中销(21)的形状和/或尺寸不相同。
5.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述入口(6；26)与所述电路板(5；18)一起滑动，以接触所述接触元件(3；14)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述入口(6；26)为弹簧配置。
7.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述电路板(5)的滑动借助于滑块(9)来实现，其中所述滑块(9)的移动和所述电路板(5)的移动不是平行的。
8.根据权利要求5和7所述的装置，其特征在于，所述滑块(9)的接触面在所述入口(6)的接触面上滑动，其中，相对于相对运动的方向，所述两个接触面相对于彼此布置成大于0°至小于90°的角度。
9.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，所述滑块(9)以力锁定的形式固定在所述电路板(5)与所述接触元件(3)接触的位置。
10.根据权利要求1至7中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括壳体，所述壳体包括形成入口(26)的第一壳体部和包括所述接触元件的第二壳体部，其中所述第一壳体部和所述第二壳体部能够相对于彼此移动。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述第一壳体部和所述第二壳体部能够相对于彼此转动，其中插入所述入口(26)的电路板(18)在第一转动位置与所述接触元件(14)接触，插入所述入口(26)的所述电路板(18)在第二转动位置不与所述接触元件(14)接触。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，借助于弹簧元件(33)朝向所述第一转动位置对所述第一壳体部和所述第二壳体部施力。
13.根据权利要求11或12所述的装置，其特征在于，所述装置还包括防止所述电路板(18)在所述第一转动位置插入所述入口(26)的部件。
14.根据权利要求3或4和13所述的装置，其特征在于，一个或多个所述对中销(21)防止所述电路板(18)在所述第一转动位置插入所述入口(26)中。
15.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：用于传输高频信号的至少一个HF接触元件(14)；以及用于传输直流电的至少一个DC接触元件(30)。
16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述HF接触元件(14)包括中心接触部(15)，所述中心接触部(15)在两个外接触部(16)之间以共面排列的方式配置。
17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述中心接触部(15)与从所述装置引出的同轴电缆(19)的内导体(20)电连接，所述两个外接触部(16)与所述同轴电缆(19)的外导体电连接。
18.根据权利要求15至17中任一项所述的装置，其特征在于，所述DC接触元件(30)与从所述装置引出的带状导体电连接。
19.一种由前述权利要求中任一项所述的装置和电路板(5；18)组成的系统。
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