CN105900536B - 固定元件及用于连接电路板与固定元件的固定装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种固定元件(4)，具有：第一固定区段(6)，用于与间隔元件(5)连接；以及第二卡锁区段(7)，用于与电路板(3)卡锁。在固定区段(6)和卡锁区段(7)之间布置有中间区段(8)，其用于构建针对间隔元件(5)的第一止挡(11)和针对电路板(3)的第二止挡(12)。固定元件(4)为了构建固定装置(1)而与关联的间隔元件(5)连接。间隔元件(5)固定在第一电路板(2)上。接着，第二电路板(3)与固定元件(4)卡锁。通过这种方式，两个电路板(2，3)可以用简单、灵活和自动化的方式间隔地相互连接。

Description

固定元件及用于连接电路板与固定元件的固定装置和方法
技术领域
本专利申请要求德国专利申请DE 10 2014 222 951.0的优先权，其内容通过引用结合于此。
本发明涉及一种用于固定在电路板上的固定元件。此外，本发明涉及一种用于将电路板与这种固定元件间隔连接的固定装置和方法。
背景技术
由DE 10 2007 035 794 A1公开了一种电路板复合结构，其中第一电路板借助间隔保持器与第二电路板导电连接。触针注入到由塑料制成的间隔保持器中。弯曲的触针借助焊剂导电地固定在第一电路板上，而第二触针引导穿过第二电路板中的安装开口并且在那里借助焊剂焊接。不利的是，电路板复合结构的制造复杂，并且尤其是不能建立电隔离的连接。
由EP 0 357 362 A2公开了一种用于电子器件的壳体。在该壳体中布置有基板，其具有突出的区域用于固定电路板。固定元件用于固定，这些固定元件与突起的区域以及电路板卡锁。
发明内容
由此，本发明所基于的任务是，提供一种固定元件，其能够实现在电路板上的简单固定。固定元件尤其是应当实现电路板之间的电隔离的连接。
根据本发明，提出了一种用于固定在电路板上的固定元件，具有：第一固定区段，用于与间隔元件连接；第二卡锁区段，用于与电路板卡锁；以及中间区段，其布置在固定区段和卡锁区段之间用于构建针对间隔元件的第一止挡和针对电路板的第二止挡，其中，所述第二卡锁区段在末端侧构建有安装面。该任务通过具有上述特征的固定元件解决。借助第一固定区段，固定元件可以用简单并且自动的方式与间隔元件连接，该间隔元件用于在第一电路板上的固定。此外，固定元件可以借助第二卡锁区段以简单和自动的方式与第二电路板卡锁，使得电路板间隔地彼此连接。布置在固定区段和卡锁区段之间的中间区段用于构建针对第一固定区段与关联的间隔元件的连接的第一止挡，以及用于构建针对第二电路板在第二卡锁区段上的连接或卡锁和/或容纳的第二止挡。固定元件为了构建固定区段和卡锁区段尤其是由弹性材料制造，例如塑料材料。
安装面以简单的方式保证了固定元件的自动安装。通过在末端侧布置在第二卡锁区段上的安装面，固定元件可以用简单的方式自动地保持和安装。例如，固定元件可以自动地与关联的间隔元件连接。此外，固定元件可以借助与其连接的间隔元件来自动地保持，以便将间隔元件以简单并且自动的方式与第一电路板连接。安装面尤其是用作抽吸面，以便用气动方式保持固定元件。
根据一种扩展方案，所述安装面平坦地构建，并且尤其是垂直于固定元件的纵向中轴线地走向。根据该扩展方案所述的固定元件保证了简单的自动的安装。通过平坦地构建的安装面，固定元件可以用简单的方式保持。这例如以气动方式进行。对于安装面A，尤其是适用：A≥3mm2，尤其是A≥4.5mm2，并且尤其是A≥6mm2。安装面优选圆形地构建。优选的是，安装面垂直于固定元件的纵向中轴线。通过这种方式，能够以简单的方式实现固定元件在纵向中轴线方向上的运动，用于与间隔元件连接和/或用于将间隔元件固定在第一电路板上。
根据一种扩展方案，所述第二卡锁区段在安装面的区域中具有预定变形部位，尤其是预定折断部位。根据该扩展方案所述的固定元件能够以简单的方式实现第二卡锁区段与第二电路板的卡锁。通过第二卡锁区段在安装面的区域中具有预定变形部位、尤其是预定折断部位，能够实现容易地将第二卡锁区段引入到第二电路板上的关联的凹陷中。因为在第二卡锁区段与第二电路板卡锁的情况下不再需要安装面，所以安装面的变形或者折断没有不利。
根据一种扩展方案，所述第二卡锁区段具有至少两个卡锁臂，它们彼此间隔并且在末端侧通过壁连接，其中所述壁尤其是形成预定变形部位。根据该扩展方案所述的固定元件以简单的方式保证了第二卡锁区段与第二电路板的卡锁。通过将至少两个卡锁臂在末端侧穿过壁连接，第二卡锁区段一方面形成了安装面。另一方面，至少两个彼此间隔的卡锁臂由于预定变形部位、尤其是预定折断部位而能够以简单的方式相对于固定元件的纵向中轴线径向移动。因为卡锁臂能够灵活移动，所以能够用简单的方式实现第二卡锁区段与第二电路板的卡锁。优选的是，所述至少两个卡锁臂由塑料材料构建。
根据一种扩展方案，所述固定区段构建为第一卡锁区段，其具有与纵向中轴线同心布置的支承栓，在其上构建有至少一个第一卡锁突起。根据该扩展方案所述的固定元件以简单的方式保证了构建为第一卡锁区段的固定区段与间隔元件的卡锁。至少一个第一卡锁突起在径向方向上从支承栓开始延伸。例如，所述至少一个第一卡锁突起片状、螺旋状和/或盘状地构建。
根据一种扩展方案，在所述支承栓上沿着纵向中轴线构建有多个第一卡锁突起。根据该扩展方案所述的固定元件以简单的方式保证了固定元件在关联的间隔元件上的可靠固定。
根据一种扩展方案，所述固定区段朝向自由末端逐渐变细。根据该扩展方案所述的固定元件保证了固定元件与关联的间隔元件的简单的自动连接。固定区段朝向其自由末端逐渐变细，通过这种方式，其可以简单并且可靠地引入间隔元件的关联的凹陷中。
根据一种扩展方案，所述第二卡锁区段构建至少一个第二卡锁突起，并且从所述至少一个第二卡锁突起朝着自由末端的方向逐渐变细。根据该扩展方案所述的固定元件保证了第二电路板在第二卡锁区段上的简单的自动固定。至少一个第二卡锁突起朝向自由端部逐渐变细，通过这种方式，第二卡锁区段可以简单并且可靠地引入第二电路板的关联的凹陷中。
根据一种扩展方案，所述固定区段、所述卡锁区段和所述中间区段由塑料材料构建，该塑料材料耐受直到至少240℃、尤其是至少260℃、并且尤其是至少280℃的温度。根据该扩展方案所述的固定元件保证了与第一电路板的简单并且自动的连接。与固定元件连接的间隔元件优选与第一电路板焊接。由此，间隔元件具有高温。因为间隔元件与固定元件接触，所以固定元件也被施加以高温。耐温度变化的塑料材料防止了固定元件的损伤。耐温度变化尤其是意味着，直到最低温度也不发生塑料材料的软化。固定元件优选由高温塑料材料例如LCP(LCP：液晶聚合物)构建。
根据一种扩展方案，所述固定区段、所述卡锁区段和所述中间区段由电绝缘的塑料材料构建。根据该扩展方案所述的固定元件能够实现两个电路板之间的电隔离的连接。
根据一种扩展方案，所述固定区段、所述卡锁区段和所述中间区段相互一件式地构建。根据该扩展方案所述的固定元件以简单的方式保证了可靠的固定。固定元件此外能够容易地制造。固定区段和/或卡锁区段尤其是构建为使得与间隔元件或者电路板的关联的连接牢固或者又可以松开。
此外，本发明所基于的任务是，提供一种固定装置，其能够以简单、灵活并且自动的方式实现电路板的间隔连接。
根据本发明，提出了一种用于间隔连接电路板的固定装置，具有：间隔元件，用于在第一电路板上的固定；根据前述方案之一所述的固定元件，用于在第二电路板上的固定，其中固定区段与间隔元件连接。该任务通过具有上述的特征的固定装置解决。根据本发明的固定装置的优点对应于已经描述的根据本发明的固定元件的优点。固定元件的第一固定区段与间隔元件连接。在固定区段和间隔元件之间的连接可以形状配合、力配合和/或材料配合地构建。例如，该连接可以构建为卡锁连接、螺旋连接、连接、粘合连接和/或注塑连接。固定区段优选布置在间隔元件的凹陷中并且在其中固定。凹陷例如构建为穿通孔或者盲孔。通过固定装置的两件式构型，可以用简单并且灵活的方式通过间隔元件的长度来预先给定要连接的电路板的间隔。为此，例如可以由多个类似的、具有不同长度的间隔元件根据所希望的间隔来选择确定的间隔元件并且与固定元件连接。间隔元件与第一电路板相独立地构建，即并非与第一电路板一件式地构建。间隔元件借助与其连接的固定元件固定在第一电路板上。接着，可以将第二电路板与固定元件卡锁。
根据一种扩展方案，所述间隔元件由金属制成，用于与所述第一电路板焊接。根据该扩展方案所述的固定装置以简单并且可靠的方式保证了间隔元件在第一电路板上的固定。金属例如是钢或者黄铜。间隔元件由金属构成，通过这种方式，固定装置形成SMD器件(SMD：表面安装器件)，其例如与其他的SMD器件一同焊接在第一电路板上。
此外，本发明基于的任务是，提供一种方法，其能够以简单、灵活并且自动的方式实现电路板的间隔连接。
根据本发明，提出了一种用于间隔连接电路板的方法，具有以下步骤：提供第一电路板以及要与其连接的第二电路板；提供多个间隔元件以及关联的、根据前述方案之一所述的固定元件，它们相互连接；将间隔元件固定在第一电路板上，尤其是通过将间隔元件焊接在第一电路板上进行；以及将第二电路板布置在固定元件上，尤其是使得第二卡锁区段与第二电路板卡锁。该任务通过具有上述的特征的方法来解决。根据本发明的方法的优点对应于根据本发明的固定元件和根据本发明的固定装置的已经描述的优点。在间隔元件固定或焊接在第一电路板上之前或之后，相应的固定元件可以与关联的间隔元件连接。优选的是，相应的固定元件首先与关联的间隔元件连接成为固定装置，并且接着间隔元件固定或焊接在第一电路板上。根据本发明的方法尤其是也可以借助前面所述装置的特征来扩展。
附图说明
本发明的其他特征、优点和细节从下面对多个实施例的描述中得到。其中：
图1示出了根据第一实施例的固定装置的截面图，其将两个电路板间隔地相互连接，
图2示出了图1中的固定装置的透视图，
图3示出了图2中的固定装置的固定元件的透视图，
图4示出了图2中的固定装置的间隔元件的透视图，
图5示出了根据第二实施例的固定装置的截面图，其将两个电路板间隔地相互连接，以及
图6示出了根据第三实施例的固定装置的截面图，其将两个电路板间隔地相互连接。
具体实施方式
下面借助图1至图4描述第一实施例。固定装置1用于将第一电路板2与第二电路板3间隔地连接。固定装置1包括固定元件4，该固定元件与关联的间隔元件5形状配合地连接。
固定元件4具有构建为第一卡锁区段6的固定区段和第二卡锁区段7，在其间布置有中间区段8。卡锁区段6、7与中间区段8一件式地构建。此外，卡锁区段6、7在中间区段8上布置为使得固定元件4具有纵向中轴线9。
卡锁区段6、7和中间区段8由塑料材料构建，该塑料材料耐受直到至少240℃、尤其是至少260℃、并且尤其是至少280℃的温度。该塑料材料是电绝缘的。例如，该塑料材料是LCP塑料(LCP：液晶聚合物)。
中间区段8通过圆形片10形成，其在朝向第一卡锁区段6的端侧上形成针对间隔元件5的第一止挡11，并且在朝向第二卡锁区段7的端侧上形成针对第二电路板3的第二止挡12。中间区段8基本上垂直于纵向中轴线9延伸。
从中间区段8出发，支承栓13与纵向中轴线9同心地延伸。支承栓13具有圆柱形的支承栓基本体14，在其上，末端侧地布置有支承栓尖端15，使得支承栓13朝着自由末端16的方向逐渐变细。在支承栓基本体14上布置有相对于纵向中轴线9彼此对置的支承栓接片17，它们沿着纵向中轴线9走向并且将支承栓尖端15与中间区段8连接。在支承栓接片17之间，在支承栓基本体14的两侧上布置有多个第一卡锁突起18，其沿着纵向中轴线9彼此间隔地布置。第一卡锁突起18片状或者盘状地构建。可替选地，第一卡锁突起18可以螺旋状地构建。第一卡锁突起18基本上沿着支承栓基本体14的半环周延伸。支承栓13和关联的第一卡锁突起18构建第一卡锁区段6。
第二卡锁区段7从中间区段8出发与纵向中轴线9同心地延伸。第二卡锁区段7包括两个卡锁臂19、20，它们彼此间隔地布置在中间区段8上，并且在其间形成缝隙状自由空间21的边界。通过间隔的布置，卡锁臂19、20在末端侧在径向方向上能够灵活移动。卡锁臂19、20在末端侧通过形成自由空间21的边界的壁22连接。壁22薄地构建，使得其形成预定变形部位，该预定变形部位允许卡锁臂19、20在径向方向上的移动。优选的是，壁22薄到使得其构建预定折断部位，使得壁22在卡锁臂19、20径向移动的情况下被破坏。
在第二卡锁区段7的自由末端30上平坦地构建有卡锁臂19、20。壁22在卡锁臂19、20之间齐平地走向，通过这种方式，第二卡锁区段7在末端侧形成平坦的安装面A。安装面A基本上垂直于纵向中轴线9走向。安装面A尤其是圆形地构建。优选适用的是：A≥3mm2，尤其是A≥4.5mm2，并且尤其是A≥6mm2。预定变形部位或者预定折断部位由此构建在安装面A的区域中。
卡锁臂19、20分别具有卡锁臂基本体23和布置在其上的卡锁臂尖端24。相应的卡锁臂基本体23和关联的卡锁臂尖端24在横截面中以圆形区段的形状构建。相应的卡锁臂基本体23沿着纵向中轴线9具有恒定的半径，使得相应的卡锁臂基本体23以基本上半圆柱体的形状构建。而相应的卡锁臂尖端24的半径沿着纵向中轴线9朝向自由末端30减小，使得第二卡锁区段7朝着安装面A的方向减小。与关联的卡锁臂基本体23直接相邻的相应卡锁臂尖端24具有更大的半径，通过这种方式，卡锁臂尖端24与关联的卡锁臂基本体23构建相应的第二卡锁突起25。相应的第二卡锁突起25在朝向中间区段8的端侧上构建关联的第三止挡26。相应的止挡26具有环形区段的形状。
间隔元件5具有间距区段27和与其一件式构建的引入区段28。间距区段27和引入区段28空心圆柱形地构建，并且形成卡锁凹陷29的边界。卡锁凹陷29沿着纵向中轴线9′延伸通过间隔元件5。在朝向卡锁凹陷29的内壁上，间隔元件5具有内螺纹31用于与第一卡锁突起18卡锁。间距区段27具有比引入区段28更大的半径，使得间隔元件5构建环形的引入止挡32。此外，间距区段27在背离引入区段28的侧上构建环形的止挡33。间隔元件5为了与第一电路板2焊接而由金属、尤其是钢或黄铜构成。
下面具体描述电路板2、3的间隔连接。电路板2、3借助多个固定装置1间隔地相互连接。下面仅仅示例性地描述电路板2、3借助固定装置1之一的连接。
首先，由固定元件4和关联的间隔元件5制造固定装置1。为此，将第一卡锁区段6引入卡锁凹陷29中，由此第一卡锁突起18卡锁在内螺纹31中。通过支承栓尖端15，使得引入变得容易。当止挡11和33相互靠置时，该引入停止。
间隔元件5作为单独的部件来提供。优选的是，准备多个类似的、具有不同长度L的间隔元件5，使得可以根据电路板2、3之间的所希望的间隔来选择具有合适长度L的间隔元件5。固定元件4与关联的间隔元件5的卡锁可以手动地或者自动地进行。自动卡锁例如进行为，使得多个固定元件4环绕，并且关联的间隔元件5完全自动地装配。此外，自动卡锁例如可以进行为，使得固定元件4气动地保持在平坦的安装面A上，并且借助合适的操作系统以第一卡锁区段6引入卡锁凹陷29中。间隔元件5在此借助操作系统例如以机械方式保持。
接着，将第一电路板2固定在固定装置1上。为此，固定装置1在安装面A上气动地保持，并且借助操作系统将间隔元件5的引入区段28引入第一电路板2中的关联的引入开口34中。该引入通过引入止挡32来停止。金属的间隔元件5随后与第一电路板2通过焊剂35对应于SMD器件(SMD：表面安装器件)地焊接。在该焊接过程中，必要时也还可以将其他的SMD器件与第一电路板2焊接。焊剂35建立金属的间隔元件5和第一电路板2之间的固定连接。固定元件4由耐高温的塑料材料构建，通过这种方式，固定元件4并未由于焊接过程而被损坏。
接着，将第二电路板3与固定元件4连接。为此，第二电路板3被手动或者自动地抓取并且朝着纵向中轴线9的方向移动，使得第二卡锁区段7引入第二电路板3的连贯的凹陷36中。在引入时，卡锁臂19、20径向地朝着纵向中轴线9的方向移动，使得壁22由于作为预定变形部位或者预定折断部位的构型而变形或者损坏。卡锁臂尖端24于是可以容易地被引导通过凹陷36。当第二电路板3抵靠到止挡12时，第二电路板3沿着纵向中轴线9的移动停止。卡锁臂基本体23的轴向长度匹配为使得在抵靠时卡锁臂尖端24完全引导通过凹陷36，使得第三止挡26形成针对第二电路板3的对应止挡。为此，卡锁臂基本体23的轴向长度大约对应于第二电路板3的厚度。在卡锁臂尖端24完全引导通过凹陷36之后，弹性的卡锁臂19、20又在径向方向上从纵向中轴线9移动离开。卡锁臂基本体23的半径基本上对应于凹陷36的半径，使得第二电路板3横向于纵向中轴线9地靠置到卡锁臂基本体23上，并且可靠地保持。第二卡锁区段7通过这种方式在轴向和径向方向上可靠地固定在第二电路板3上。
如果第二电路板3构建为使得凹陷36′朝着背离第一电路板2的侧的方向展宽，则第二电路板3靠置在止挡12上并且在径向方向上固定。在轴向方向上，第二电路板3通过重力保持定位。第二电路板3和凹陷36′的该替选的扩展方案在图1中作为虚线示出。
下面借助图5描述第二实施例。不同于第一实施例，第二卡锁区段7具有圆柱形的基本体37以及横截面为圆形的尖端38。尖端38在末端侧构建平坦的安装面A。此外，尖端38构建带有第三止挡26的第二卡锁突起25。固定元件4由弹性材料、尤其是由弹性的塑料或橡胶材料构成，使得第二卡锁区段7能够引导通过凹陷36。关于其他的结构和其他的工作方式，参见第一实施例。
下面借助图6描述第三实施例。不同于前面的实施例，固定区段6与间隔元件5力配合地和/或材料配合地连接。固定区段6为此具有固定栓39，其与中间区段8连接。固定栓39布置在间隔元件5的凹陷40中。固定栓39可以对应于前面的实施例地朝向其自由末端16逐渐变细。可替选地，固定栓39可以在末端侧平坦地构建。凹陷40可以构建为穿通孔或者盲孔。在图6中示出了作为盲孔的构型。固定栓39可以通过压配合连接、粘合连接或者注塑连接来与间隔元件5连接。在注塑连接的情况下，间隔元件5用作注塑机的插入件，其中固定元件4通过注塑直接在制造时与间隔元件5连接。关于其他的结构和其他的工作方式，参见前面的实施例。
根据本发明的电路板2、3的间隔安装由此在将两个电路板以限定间隔安装时保证了高的工艺可靠性以及高的自动化程度。安装面提供了集成的抽吸辅助，并且保证了固定装置1在第一电路板2上的完全自动化的装配。该集成的抽吸辅助在之后不必去除。安装面设置有预定变形部位或者预定折断部位，使得在装配之后保证了第二卡锁区段7的嵌入功能或者卡锁功能。通过在第一电路板2上的SMD装配以及与第二电路板3的嵌入连接或者卡锁连接，省去了相应的旋拧，由此保证了高的工艺可靠性。通过固定装置1，由此电路板2、3可以简单、快速、灵活并且可靠地相互间隔连接。

Claims (17)

1.一种用于固定在电路板上的固定元件，具有：
－第一固定区段(6)，用于与金属的间隔元件(5)连接，
－第二卡锁区段(7)，用于与第二电路板(3)卡锁，以及
－中间区段(8)，其布置在固定区段(6)和卡锁区段(7)之间用于构建针对间隔元件(5)的第一止挡(11)和针对第二电路板(3)的第二止挡(12)，其特征在于，
所述第二卡锁区段(7)具有至少两个卡锁臂(19，20)，所述至少两个卡锁臂(19，20)彼此间隔并且在末端侧通过壁(22)连接，
其中，所述第二卡锁区段(7)通过所述壁(22)在末端侧构建有安装面(A)，
其中，所述壁(22)形成预定变形部位。
2.根据权利要求1所述的固定元件，其特征在于，所述安装面(A)平坦地构建。
3.根据权利要求2所述的固定元件，其特征在于，所述安装面(A)垂直于固定元件(4)的纵向中轴线(9)地走向。
4.根据权利要求1或2所述的固定元件，其特征在于，所述第二卡锁区段(7)在安装面(A)的区域中具有预定折断部位。
5.根据权利要求1或2所述的固定元件，其特征在于，所述固定区段(6)构建为第一卡锁区段，其具有与纵向中轴线(9)同心布置的支承栓(13)，在其上构建有至少一个第一卡锁突起(18)。
6.根据权利要求5所述的固定元件，其特征在于，在所述支承栓(13)上沿着纵向中轴线(9)构建有多个第一卡锁突起(18)。
7.根据权利要求1或2所述的固定元件，其特征在于，所述固定区段(6)朝向自由末端(16)逐渐变细。
8.根据权利要求1或2所述的固定元件，其特征在于，所述第二卡锁区段(7)构建至少一个第二卡锁突起(25)，并且从所述至少一个第二卡锁突起(25)朝着自由末端的方向逐渐变细。
9.根据权利要求1或2所述的固定元件，其特征在于，所述固定区段(6)、所述卡锁区段(7)和所述中间区段(8)由塑料材料构建，该塑料材料耐受直到至少240℃的温度。
10.根据权利要求1或2所述的固定元件，其特征在于，所述固定区段(6)、所述卡锁区段(7)和所述中间区段(8)由塑料材料构建，该塑料材料耐受直到至少260℃的温度。
11.根据权利要求1或2所述的固定元件，其特征在于，所述固定区段(6)、所述卡锁区段(7)和所述中间区段(8)由塑料材料构建，该塑料材料耐受直到至少280℃的温度。
12.根据权利要求1或2所述的固定元件，其特征在于，所述固定区段(6)、所述卡锁区段(7)和所述中间区段(8)由电绝缘的塑料材料构建。
13.根据权利要求1或2所述的固定元件，其特征在于，所述固定区段(6)、所述卡锁区段(7)和所述中间区段(8)相互一件式地构建。
14.一种用于间隔连接电路板的固定装置，具有：
－间隔元件(5)，
－根据权利要求1至13之一所述的固定元件(4)，用于在所述第二电路板(3)上的固定，其中，所述固定元件的第一固定区段(6)与间隔元件(5)连接，
其中，所述间隔元件(5)固定在第一电路板(2)上。
15.根据权利要求14所述的固定装置，其特征在于，所述间隔元件(5)由金属制成，用于与所述第一电路板(2)焊接。
16.一种用于间隔连接电路板的方法，具有以下步骤：
－提供第二电路板(3)以及要与其连接的第一电路板(2)，
－提供多个间隔元件(5)以及关联的、根据权利要求1至13之一所述的固定元件(4)，它们相互连接，
－将间隔元件(5)固定在所述第一电路板(2)上，以及
－将所述第二电路板(3)布置在固定元件(4)上。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，通过将间隔元件(5)焊接在所述第一电路板(2)上而将间隔元件(5)固定在该第一电路板(2)上。
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