CN105338776A - 无焊料电子组件及其制造工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种无焊料电子组件以及一种制造所述电子组件的工艺方法，其中所述电子组件具有电池，其固定在电池模块中；开关组件，其连接至所述电池模块；排线组件，其固定在排线模块中；以及COB板，其固定在所述电池模块和所述排线模块中。所述电池模块中的两个导体在所述电池插入并固定在所述电池模块中之后，形成所述电池和所述COB板之间的电气连接。所述排线组件具有一条或多条导线，最好具有两条或两条以上导线，其中每条导线均具有带有间隙段的保护层，以使所述导线形成与所述COB板的电气连接。所述COB板与所述电池、所述开关组件以及所述排线组件之间的所有电气连接不使用任何焊料就可形成。

Description

无焊料电子组件及其制造工艺方法

【技术领域】

本发明涉及无焊料电子组件及其制造工艺方法。

【背景技术】

电子电气组件长期使用铅焊料来帮助形成并保持电连接。但是，焊料的使用，尤其是铅焊料的使用，由于环境问题而饱受批评。

本发明尤其适合于，但不限于用于，鞋类和服饰。要使电子电气组件在此领域中较为实用，那么其制造方法必须简洁且成本低廉。这表示，如果部件数量和制造步骤数量中的一个要在当今世界上变得有竞争力，则这两个数量必须保持绝对最小值。

本发明提出一种简单、简洁且容易的方法来制造电子组件，该电子电气组件适合用于多种应用，包括鞋类和服饰。所述电子电气组件还可用于需要使用LED（发光二极管）的任何应用，其中包括LED串，所述LED可用于装饰性目的。

本发明根据同一发明人的现有发明进行改进，所述现有发明包括第7,147,337号和第8,004,856号美国专利。

【发明内容】

本发明的主要目标在于，提供改进的无焊料电子组件及其制造工艺方法。

本发明大体上涉及一种电子组件以及一种制造所述电子组件的工艺方法，其中所述电子组件具有固定在电池模块中的电池、连接至电池模块的开关组件、固定在排线模块中的排线组件以及固定在电池模块和排线模块中的COB板（电子线路板）。电池模块中的两个导体（第一导体、第二导体）在电池插入并固定在电池模块中之后，形成电池和COB板之间的电气连接。排线组件具有一条或多条导线，最好具有两条或两条以上导线，其中每条导线均具有带有间隙段（裸露段）的绝缘保护层，间隙段（裸露段）可使导线形成与COB板间的电气连接。COB板与电池、开关组件以及排线组件之间的所有电气连接不使用任何焊料就可形成。

在本发明的其他方面中，第一导体和第二导体在其组装至电池模块组件之前具有U形形状，且第一导体和第二导体的至少一条引线在组装过程中弯曲。此外，一个或多个LED不使用任何焊料就可插入排线组件的导线中，且COB板包含用于控制电气组件和任何LED的电子器件。COB板可通过干涉配合件以及（选择性地）锁定配合件，固定在电池模块和排线模块中，同时电池模块和排线模块可通过扣入配合件进行连接，以形成围绕COB板的完整组件。电池需要具有圆形形状，且COB板需要具有位于其电池模块端的辐条，以增加其接触表面面积。无需任何穿孔式电气连接来连接COB板与第一和第二导体、开关组件以及排线组件中的任何一个。

通过结合附图以及以下阐述的优选实施例的详细说明，以上和进一步目标和优点将对所属领域的技术人员显而易见。

【附图说明】

图1为说明根据本发明的电子组件的组件分解图；

图2为处于分解状态的图1所示组件的截面图；

图3所示为本发明中使用的排线组件；

图4所示插入所述排线组件的LED；

图5图示了LED引线的尖点弯曲以最终完成组装；

图6所示为根据本发明的电池模块和排线模块扣入配合在一起后的电子组件。

【具体实施方式】

本发明提供一种无焊料电子组件，其无需使用任何焊料和其他昂贵部件就可容易地进行组装。所述电子组件尤其适合与LED一起使用，但并不限于用于具有LED的产品。

在附图和以下说明中，数字标号表示本发明的多种特征，在附图和说明中，类似的数字标号指代类似的特征。虽然下文详细说明了附图，但以下仍提供附图中指明的元件的术语表。

术语表：

1电子组件

10电池

10b电池10的负极底面

10p电池10的正极表面

10s电池10的侧面

11电池模块

12电池开口（在电池模块11中）

15第一导体

15.1导体15的第一引线

15.2导体15的第二引线

16第二导体

16.1导体16的第一引线

16.2导体16的第二引线

19COB板开口（在电池模块11中）

20开关组件

20.1开关组件第一引线

20.2开关组件第二引线

30COB板（电子线路板）

31辐条（在COB板30上）

32导电轨迹和导电板

33电子器件

34COB板中的扣入配合式母配合件（干涉配合件）

40排线模块组件

41排线模块

42COB板开口（在排线模块41中）

43排线状开口（在排线模块41中）

50排线组件

51导线

52绝缘保护层（围绕导电线51）

53导线去除绝缘保护层52的部分（间隙段、裸露段）

60LED（发光二极管）

61.1LED第一引线

61.2LED第二引线

62尖点

如图1所示，根据本发明的无焊料电子组件具有组装在一起的六个子部件-电池10、电池模块11、开关组件20、COB板30、排线模块组件40和两个导体15和16。

在优选的实施例中，电池10为3伏锂纽扣电池。此类电池可使正电气接触通过其上方的正极表面10p形成，且使负电气接触通过其侧表面10s或底面10b形成。

在优选的实施例中，电池模块11为模制塑料材料。在一个或两个组装步骤中，两个导体15和16连接至电池模块11。导体15和16可穿过电池模块11的壁或穿过可有助于进行此组装步骤的已形成的孔或辅助孔（未图示）。可认为是类似U形钉形状的导体15和16由导电材料制成，每个导体均具有向下延伸至电池模块的内部腔中的两条引线，在内部腔中，引线将如下文所述的那样进行电气接触。

在导体15和16组装至电池模块11后，将电池10从电池模块11中的电池开口12中插入，通过摩擦配合件（未图示）进行固定在电池模块11中。在电池10插入电池开口12的过程中，到导体15的第一引线15.1将与电池10的负极表面10p接触并弯曲（参阅图2）以确保与电池10的电气接触，并也将有助于摩擦配合。在同一插入步骤中，导体16的第一引线16.1将与电池10进行正电气接触，且在优选的实施例中，将与电池10的侧面10s的进行电气接触。形成与侧面10s的电气接触尤其较好，因为这可使导体15和16组装至电池模块11的同一表面，但是导体16也可选择性地组装至底面，并采用与导体15和正极表面10p进行电气接触的相同方式与电池10的负极底面10b进行电气接触。

在电池10插入电池模块11后，开关组件20可组装至电池模块11上。开关组件20可进行适应性设计，以使其适合容纳于电池模块11中的开口中，并通过摩擦配合件进行固定。开关组件20具有开关组件第一和第二引线20.1和20.2，所述引线延伸至电池模块11的COB板开口19中。如图2和图6所示，开关组件20可进行构建以在电池模块11的上方延伸，但最佳的情况是，开关组件20的顶部与电池模块11齐平，以形成更为简洁的组装模块。另外，尽管图1所示的插有开关组件20的开口具有四个侧面，但其也可无需采用这种配置，而是采用形成于插有COB板30的电池模块11端部的三面式凹口作为替代。最后，开关组件20对于本发明并不是至关重要的，且任何数量的不同开关组件均可使用，例如第7,347,577号美国专利中的开关组件，其中该专利的详细说明可通过引用的方式特别地并入本文中。

在开关组件20组装至电池模块11后，COB板30插入电池模块11的COB板开口19中。COB板30可布置多个电子器件，其大体上所示为33，用于控制电子组件1的电气功能。（电子器件33可包括，但并非必须包括，微处理器。）在COB板组装至电池模块11前，电子器件33预安装在COB板30上。COB板30还具有对齐的多个导电轨迹32，这样，当COB板30插入COB板开口19中时，这些轨迹将与导体15的第二引线15.2、导体16的第二引线16.2以及开关组件第一、第二引线20.1和20.2进行电气接触，且尤其优选的是，COB板30的插入可使所述四条引线（15.2、16.2、20.1和20.4）弯曲，从而固定导电部件，并也帮助形成摩擦配合。在尤其优选的实施例中，COB板30具有辐条31，用于增加接触的表面面积，COB板30还可通过摩擦配合件固定在电池模块11中。COB板30还可具有公或母配合件（扣入配合件，未图示），用于以扣入配合的方式与相应母或公配合件在电池模块11和排线模块41中的一个或两个中进行配合（图1图示了四个母配合件34）。或者，在图6所示的一项尤其优选的实施例中，COB板30不具有任何公或母配合件，而是电池模块11和排线模块41扣入配合在一起，以将COB板30固定在其中，从而形成小型独立模块，该模块可用于（例如）鞋类、服饰和其他用途。此模块可具有透明或半透明壁，且还包含置于所述壁中的一个或多个LED，当模块适当置于鞋类、服饰或其他类似产品中时，透过所述壁可看见所述一个或多个LED。

尽管此类组装步骤的顺序可保留，但COB板30插入电池模块11的COB板开口19中之后，其随后会插入排线模块41的COB板开口42中。

排线模块组件40是排线模块41和排线组件50的组合。排线组件50具有至少一条导线，且通常具有两条或两条以上导线，其中每条导线均有具有环绕其自身的绝缘层52，其中绝缘层52的一部分会去除，形成间隙段（裸露段）（在图1中图示为53），以便与导线进行电气接触。排线组件50插入排线模块41的排线状开口43中，通过干涉配合件进行固定。COB板30完全插入COB板开口42后，导电轨迹32将在绝缘层52的去除部分-间隙段（裸露段）53上与导线51进行电气接触（参阅图2）。发明人发现，此电气接触无需通过穿孔式COB板连接就可进行，这便降低了本发明所需的COB板30的成本。（发明人还发现，穿孔式COB板连接无需与排线模导线LED一起使用，如将在下文中描述地那样，需要进行穿孔式COB板连接的电气组件可存在其他用途，且这种可能性将仍在本发明的范围内。）还应注意的是，形成于COB板30与电池10以及开关组件20之间的电气连接也无需使用穿孔式COB板连接。

本发明的电子组件1具有多个不同的优势。

电子组件1的一个主要优势在于，其无需使用任何焊料就可进行组装。这呈现出较为显著的优势，尤其在人们越来越多地关注焊料对环境的影响的情况下。

电子组件1的另一个主要优势在于，可轻松进行制造和组装，从而极大地降低了成本。由于无需使用焊料，无需进行任何焊接步骤，因此成本会降低。另外，电子组件1可通过子部件以及仅仅六个组装步骤进行制造，这样就极大地降低了其制造成本。

电子组件1尤其适合用于其中所述电子组件1用于给LED提供电力的应用中，例如包括鞋类、服饰和LED串。这种一个或多个LED60可通过将每个LED60的第一和第二LED引线61.1和61.2插入导线50中而不使用任何焊料来组装至电子组件1。每根引线61.1和61.2具有尖点62，用于帮助引线插入并穿过导线的绝缘层52。在此插入过程完成后，尖点62可弯曲（参阅图5，其图示弯曲可能发生的一个方向，但以九十度角朝图5所示的方向弯曲也可行）以确保连接。使用此结构，LED无需任何焊料就可用于多种应用，且此结构可通过简单的组装过程就可获得，从而极大地降低制造成本。

此外，本发明公开一种简单、具有成本效益的电子组件及其较为环保的制造过程，在尤其优选的实施例中，其适合与LED一起使用。此外，该电气组件简洁并牢固，且适合用于多种应用，其中包括鞋类和服饰。

尽管之前的具体描述是对本发明优选实施例的说明，但应理解的是，其中的其他实施例对于所属领域的技术人员将使显而易见的。进一步修改也可在不背离发明性概念的情况下在替代实施例中进行。

此外，所属领域的技术人员将清楚地了解，在不背离本发明的精神和范围的情况下可对本文中所述的实际概念做进一步变化和修改，本发明的精神和范围由随附的权利要求书定义。

Claims (15)

1.一种无焊料电子组件，其特征在于，包括：

电池模块；

电池，其固定在所述电池模块中的电池开口中；

开关组件，包括有第一开关组件、第二开关组件；连接至具有第一开关组件引线和第二开关组件引线的所述电池模块；

COB板，其具有固定在所述电池模块中的COB板开口中的第一端，以及固定在所述排线模块中的第二端；

排线模块组件，包含排线组件与排线模块；其中的排线组件固定在所述排线模块中；

所述排线组件由二条或多条导线组成，所述二条或多条导线的绝缘保护层上有间隙段，该间隙段可以使所述二条或多条导线不使用任何焊料就能与所述COB板电气连接；以及

第一导体和第二导体，其固定在所述电池模块中，所述第一导体和所述第二导体均具有不使用任何焊料即可与所述COB板进行机械和电气传导的第一引线、第二引线；所述第一导体的第一引线与所述电池的正极端电气连接，所述第二导体的第一引线与所述电池的负极端电气连接；所述第一导体的第二引线、所述第二导体的第二引线各自与COB板电气连接。

2.根据权利要求1所述的电子组件，其特征在于，其中所述第一导体和第二导体在组装至所述电池模块之前，具有U形形状。

3.根据权利要求2所述的电子组件，其特征在于，其中所述第一导体和所述第二导体的至少一条引线在组装过程中弯曲。

4.根据权利要求1所述的电子组件，其特征在于，其中所述排线组件至少包括第一导线和第二导线；还包括至少一个LED，所述LED具有LED第一引线和LED第二引线；所述LED第一引线可插入所述第一导线中，从而不使用任何焊料就形成第一电气连接；所述LED第二引线可插入所述第二导线中，从而不使用任何焊料就形成第二电气连接。

5.根据权利要求4所述的电子组件，其特征在于，其中所述COB板上布有电子器件，用于控制所述电子组件和所述至少一个LED。

6.根据权利要求1所述的电子组件，其特征在于，所述COB板通过干涉配合件固定在所述电池模块和所述排线模块中。

7.根据权利要求6所述的电子组件，其特征在于，还包括形成于所述COB板与所述电池模块或所述排线模块之间的一个或多个锁定配合件。

8.根据权利要求1所述的电子组件，其特征在于，其中所述电池具有圆形形状；所述COB板的所述第一端具有辐条，用于增加COB板的接触表面面积。

9.根据权利要求1所述的电子组件，其特征在于，其中所述电池模块和所述排线模块通过扣入配合件进行连接，以形成围绕所述COB板的完整组件。

10.一种无焊料电子组件，其特征在于，包括：

电池模块；

电池，其固定在所述电池模块中的电池开口中；

开关组件，其连接至具有第一开关组件引线和第二开关组件引线的所述电池模块；

COB板，其具有固定在所述电池模块中的COB板开口中的第一端，以及固定在排线模块中的第二端；

排线组件，其固定在所述排线模块组件中，所述排线组件由至少两条导线组成，所述至少两条导线中的每条导线的绝缘保护层上均有间隙段，所述间隙段可使所述导线不使用任何焊料就形成与所述COB板的电气连接；所述排线组件至少包括第一导线和第二导线；

第一导体和第二导体，其固定在所述电池模块中，所述第一导体和所述第二导体均具有不使用任何焊料与所述COB板进行机械和电气传导的第一引线和第二引线，所述第一导体的所述第一引线与所述电池的正极端电气连接，且所述第二导体的所述第一引线与所述电池的负极端电气连接；以及

至少一个LED，其具有LED第一引线和LED第二引线；所述LED第一引线插入所述第一导线中，不使用任何焊料就形成第一电气连接；所述LED第二引线插入所述第二导线中，不使用任何焊料就形成第二电气连接；

其中所述COB板上布有电子器件，用于控制所述电子组件和所述至少一个LED。

11.一种用于制造权利要求1所述电子组件的工艺方法，其特征在于，包括如下步骤：

不使用任何焊料将电池插入电池模块中，使电池形成与第一导体的正电气连接以及与第二导体的负电气连接；

不使用任何焊料将开关组件连接至所述电池模块；

将COB板的第一端插入所述电池模块中，以形成与所述第一导体、第二导体以及所述开关组件的无焊料式电气和机械连接；

将所述COB板的第二端插入排线模块中，因所述排线模块中一条或多条导线组成的排线组件的导线绝缘保护层上有间隙段，这样不使用任何焊料就可使所述COB板的所述第二端与排线组件的一条或多条导线电气连接。

12.根据权利要求11所述的工艺方法，其特征在于，还包括以下步骤：

将所述排线组件插入到所述排线模块中。

13.根据权利要求11所述的工艺方法，其特征在于，还包括以下步骤：

将所述第一导体和所述第二导体插入至所述电池模块中。

14.根据权利要求13所述的工艺方法，其特征在于，还包括以下步骤：

所述排线组件包括有第一导线和第二导线，将至少一个LED的第一引线插入所述第一导线中，从而不使用任何焊料就形成第一电气连接，以及将所述至少一个LED的第二引线插入所述第二导线中，从而不使用任何焊料就形成第二电气连接。

15.根据权利要求11所述的工艺方法，其特征在于，还包括以下步骤：所述电池模块和所述排线模块通过扣入配合件进行连接，以形成围绕所述COB板的完整组件。