CN106852060A - 螺钉支撑装置及pcb与螺钉的固定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种连接PCB与螺钉的螺钉支撑装置及PCB与螺钉的固定方法，其中，PCB具有用于承载各种元件的第二表面、与第二表面相背的第一表面以及第二通孔，螺钉包括螺杆与螺头，螺钉支撑装置包括：固定垫，其相对两端具有第一端面和第二端面，第一端面用于与PCB的第二表面固定；位于固定垫中的第一通孔，其将第一端面与第二端面连通，用于使螺杆穿过其中，其中，第二通孔的内径大于螺头的外径，用于使螺头置于其中。该螺钉支撑装置在避免对PCB进行二次打孔的情况下实现螺头高度的下降，从而减少了由于二次打孔对PCB造成损害而产生的额外成本，并同时减小螺钉对PCB的结构干涉。
Description
技术领域
本发明涉及线路板领域，具体地，涉及一种连接PCB与螺钉的螺钉支撑装置及PCB与螺钉的固定方法。
背景技术
印制线路板(printer circuit board,PCB)是电子工业的重要部件之一，主要有0.5mm、0.8mm、3.2mm等多种标称厚度。图1与图2分别示出了PCB通孔示意图以及将螺钉固定于PCB的传统结构的纵向剖视图。如图2所示，将螺钉110固定于PCB100的传统结构为：在合适的位置由PCB的第一表面101向PCB的第二表面102沿纵向打出一个圆柱形的通孔103，该通孔的直径小于螺头104的最大外径且大于螺杆105的最大外径。将该螺钉的螺杆尾端109由PCB第一表面插入PCB的通孔103中后，该螺钉螺头的下表面106被PCB的第一表面101支撑；随后将该螺钉的螺杆105从PCB第二表面102一侧伸出来的部分固定于铜柱或其他装置中，从而实现对PCB 100、螺钉110以及铜柱或者其他装置的整体固定。由于以上述传统方法固定时，螺头104的顶端高出PCB第一表面101所在水平面，其高出的高度为螺头的厚度，从而影响到PCB的外观平整性，进一步干涉到PCB与其他装置的连接与组合。
为了减小上述螺头高度对结构的影响，实际操作中可以通过两次打孔得到双层沉头通孔，使螺头顶端高度下降。图3示出了现有技术中双层沉头通孔的纵向剖视图。如图3所示，双层沉头通孔111包括上层孔和下层孔，所述上层孔与所述下层孔同轴且在PCB内部相互连通，所述上层孔开口于PCB的第一表面，所述下层孔开口于PCB的第二表面，其中，所述上层孔的内径大于所述螺头的最大外径，所述下层孔小于所述螺头的最大外径、大于所述螺杆的最大外径。对m层PCB制作双层沉头通孔111的过程是：第一步，完成该PCB第一层至第n层的压合以及第n+1层至第m层的压合，其中第n层与第n+1层暂时不进行压合，PCB的第一表面为PCB第一层的裸露面，第二表面为PCB第m层的裸露面，并且n小于m；第二步，确定压合完成的第一层至第n层与第n+1层至第m层的通孔圆心定位点一致；第三步，以该点为圆心、以大于螺头最大外径的直径沿着与第一表面垂直的方向在第一层至第n层打出上层孔，并且以所述定位点为圆心、以小于螺头最大外径且大于螺杆最大外径的直径沿着与第二表面垂直的方向在第n+1层至第m层打出下层孔；第四步，对准第一层至第n层与第n+1层至第m层使上层孔与下层孔的圆心重合，并且第一层至m层的PCB的定位点重叠；第五步，压合第n层与第n+1层，形成m层PCB的双层沉头通孔。当将螺杆尾端由上层孔插入到下层孔中后，PCB的第n层与第n+1层的交界面能够支撑螺头，从而螺头顶端的高度比上述传统固定方式中螺头顶端的高度相比有所下降，下降的高度等于宽径孔的高度，即PCB第一层至第n层的厚度，故减轻了由螺头高度产生的结构干涉。这样的固定方式虽然可以解决传统固定方式中的结构干涉问题，但是还存在不足之处：由于双层沉头通孔的制作过程复杂，不仅耗费了工时，还容易造成PCB的报废，导致PCB购买成本增加。
因此，期望避免对PCB二次打孔的过程，并实现螺头高度相对于PCB表面的下降。
发明内容
针对上述现有技术存在的缺陷，本发明要解决的技术问题是提供一种螺钉支撑装置以及PCB与螺钉的固定方法，不仅可以在连接螺钉与PCB时减轻由螺头高度造成的结构干涉问题，而且不需要对PCB进行两次打孔，从而不容易损坏PCB。
根据本发明的一方面，提供一种螺钉支撑装置，该螺钉支撑装置用于连接PCB和螺钉，所述PCB具有用于承载各种元件的第二表面、与所述第二表面相背的第一表面以及第二通孔，所述螺钉包括螺杆与螺头，其特征在于，所述螺钉支撑装置包括：固定垫，其相对两端具有第一端面和第二端面，所述第一端面用于与PCB的第二表面固定；位于固定垫中的第一通孔，其将所述第一端面与第二端面连通，用于使所述螺杆穿过其中，其中，所述第二通孔的内径大于所述螺头的外径，用于使所述螺头置于所述第二通孔内部。
优选地，所述固定垫的第一端面至第二端面的垂直距离不超过所述各种元件顶端至所述PCB的第二表面的垂直距离。
优选地，所述固定垫的第一端面与所述PCB的第二表面具有相对应的焊盘，用于将所述固定垫与所述PCB以焊接的方式固定并连接。
优选地，所述第一通孔的内径大于所述螺杆的外径且小于所述螺头的外径。
优选地，所述第一通孔的内壁具有与所述螺杆外壁相吻合的螺纹。
优选地，所述第一通孔为由宽径孔与窄径孔所组成的双层孔，所述宽径孔开口于所述固定垫的第一端面，所述窄径孔开口于所述固定垫的第二端面，所述宽径孔与所述窄径孔同轴并且相互连通，所述宽径孔的内径大于所述螺头的外径，用于将所述螺头置于其中，所述窄径孔的内径小于所述螺头的外径且大于所述螺杆的外径，用于使所述螺杆穿过。
优选地，所述螺钉支撑装置还包括由所述固定垫的第一端面向所述第二通孔内部凸起的柱体，所述柱体的顶端面与所述PCB的第二表面连通而形成所述第一通孔。
优选地，所述柱体远离所述固定垫第一端面的一侧为顶端面，所述顶端面低于所述PCB的第一表面所在平面。
优选地，所述柱体的外壁与所述第二通孔的内壁的一部分贴合。
根据本发明的另一方面，还提供一种PCB与螺钉的固定方法，所述螺钉包括螺头与螺杆，所述PCB包括第一表面和第二表面，其中，所述第二表面用于放置系统所需的各种元件，该方法的特征在于，包括以下步骤：在PCB上制作用于将所述螺头置于其中的第二通孔；提供一种如上所述的任一螺钉支撑装置；将所述螺钉支撑装置与所述PCB固定；以及将所述螺钉插入所述第二通孔中，使所述螺头沉入所述第二通孔，并被所述螺钉支撑装置支撑。
根据本发明实施例的螺钉支撑装置以及PCB与螺钉的固定方法可以在不对PCB进行二次打孔的情况下实现螺头高度的下降，从而减少了由于二次打孔对PCB造成损害而产生的额外成本，同时减小螺钉对PCB的结构干涉。
附图说明
下面结合附图，通过本发明的具体实施方式详细描述。
图1示出了PCB通孔的示意图。
图2示出了将螺钉固定于PCB的传统结构的纵向剖视图。
图3示出了现有技术中将螺钉固定于PCB的双层沉头通孔的纵向剖视图。
图4a为本发明第一实施例螺钉支撑装置的三维结构示意图。
图4b为本发明第一实施例螺头支撑装置的俯视示意图。
图4c为利用本发明第一实施例螺钉支撑装置连接PCB与螺钉的纵向剖视图。
图5a为本发明第二实施例螺钉支撑装置的三维结构示意图。
图5b为本发明第二实施例螺头支撑装置的俯视示意图。
图5c为利用本发明第二实施例螺钉支撑装置连接PCB与螺钉的纵向剖视图。
图6a为本发明第三实施例螺钉支撑装置的三维结构示意图。
图6b为本发明第三实施例螺头支撑装置的俯视示意图。
图6c为利用本发明第三实施例螺钉支撑装置连接PCB与螺钉的纵向剖视图。
图7为本发明的提出的一种应用螺钉支撑装置连接PCB与螺钉的方法的基本流程图。
具体实施方式
以下将参照附图更详细地描述本发明。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，可能未示出某些公知的部分。
应当理解，在描述某个结构时，当将一层、一个区域称为位于另一层、另一个区域“上面”或“上方”时，可以指直接位于另一层、另一个区域上面，或者在其与另一层、另一个区域之间还包含其它的层或区域。并且，如果将该结构翻转，该一层、一个区域将位于另一层、另一个区域“下面”或“下方”。如果为了描述直接位于另一层、另一个区域上面的情形，本文将采用“A直接在B上面”或“A在B上面并与之连通”的表述方式。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本发明可以各种形式呈现，以下将描述其中一些示例。
图4a、4b和4c分别为本发明第一实施例螺钉支撑装置的三维结构示意图、俯视示意图、以及利用该实施例装置连接PCB与螺钉的纵向剖视图。
如图4a与4b所示，本发明第一实施例螺钉支撑装置200用于连接PCB与螺钉，该装置200包括固定垫220以及第一通孔210。螺钉230包括螺头231和螺杆232。PCB具有第一表面204、第二表面206和第二通孔205，其中，第二表面204用于承载焊接例如芯片、二极管等系统所需的各种元件，第二通孔205用于使螺头231置于其中，即该第二通孔205的直径大于螺头231的最大外径。固定垫220具有相对的第一端面221和第二端面222，第一端面221用于与PCB的第二表面206固定连接。与第二通孔205同轴的第一通孔210由固定垫220的第一端面221连通至第二端面222，该第一通孔210用于使螺杆232穿过其中，即该第一通孔210的内径大于螺杆232的最大外径、小于螺头231的最大外径。
具体地，第一通孔210内壁可以设有与螺杆232外壁相吻合的螺纹，使螺钉230不易与固定垫220脱离。固定垫220与PCB可以通过例如粘黏或者焊接等多种方式固定连接，例如固定垫220的第一端面221与PCB的第二表面206设有相对的焊盘，使固定垫220能够通过焊接的方式与PCB的第二表面206固定连接。
当螺钉230由第二通孔205在PCB第一表面204的开口处插入至第一通孔210后，螺头231的下表面被固定垫220的第一端面221支撑，从而在PCB的第一表面204减少了螺头231对其他装置的结构干涉的影响；固定垫220的厚度不超过PCB第二表面206所焊接的元件的最大厚度，从而保证PCB的第二表面206不受到所述螺钉沉头装置200的结构干涉。
上述第一实施例的结构相对于传统方法来说减轻了螺钉对PCB系统的结构干涉，并且相比于现有技术的双层沉头通孔来说，本实施例的加工更为方便，避免了因PCB二次打孔失败造成的成本增加。
图5a、5b和5c分别为本发明第二实施例螺钉支撑装置300的三维结构示意图、俯视示意图、以及利用该实施例装置连接PCB与螺钉的纵向剖视图。
如图5a与5b所示，本发明第二实施例螺钉支撑装置300用于连接PCB与螺钉330，该装置300包括固定垫320、第一通孔310以及柱体340。所述螺钉330包括螺头331和螺杆332。所述PCB具有第一表面304、第二表面306和第二通孔305，其中，第二表面306用于焊接例如芯片、二极管等系统所需的各种元件，第二通孔305用于使螺头331置于其中，即该第二通孔305的直径大于螺头331的最大外径。固定垫320具有相对的第一端面321和第二端面322，第一端面321用于与PCB的第二表面306固定连接。柱体340位于固定垫320的第一端面321上，该柱体具有位于第二通孔305内部的顶端面341，该顶端面341低于PCB的第一表面304。与第二通孔305同轴的第一通孔310由柱体340的顶端面341连通至固定垫320的第二端面322，该第一通孔310用于使螺杆232穿过其中，即该第一通孔210的内径大于螺杆232的最大外径、小于螺头231的最大外径。
具体地，第一通孔310内壁可以设有与螺杆332外壁相吻合的螺纹，使螺钉330不易与固定垫320脱离。固定垫320与PCB可以通过例如粘黏或者焊接等多种方式固定连接，例如固定垫320的第一端面321与PCB的第二表面306设有相对的焊盘，使固定垫320能够通过焊接的方式与PCB的第二表面306固定连接。柱体340的外壁与第二通孔305的内壁贴合，从而在柱体340与第二通孔305的接触面产生摩擦力，使该螺钉支撑装置300不易从PCB上脱落。
当螺钉330由第二通孔305在PCB第一表面304的开口处插入至第一通孔310后，螺头331的下表面被柱体340的顶端面341支撑，从而使螺头331的下表面定位于第二通孔305内部，减少了螺头331对其他装置的结构干涉的影响；固定垫320的厚度不超过PCB第二表面306所焊接的元件的最大厚度，从而保证PCB的第二表面306不受到所述螺钉沉头装置300的结构干涉。
上述第二实施例的结构相对于传统方法来说减轻了螺钉对PCB系统的结构干涉，相比于现有技术的双层沉头通孔来说避免了因PCB二次打孔失败造成的成本增加。同时，由于柱体340与第二通孔305之间的接触面能够产生摩擦力，从而该螺钉支撑装置300不易从PCB上脱落。
由于每个设计者的要求不同，PCB的厚度以及螺钉的螺头厚度存在差异。当PCB板的厚度大于螺头的厚度时，可以应用上述两个实施例使螺头完全置于第二通孔内部，即螺头顶部所在水平面位于PCB第一表面所在水平面之下，最大程度上消除螺钉对PCB系统的结构干涉。但是当PCB板的厚度小于螺头的厚度时，利用上述两个实施例无法使螺头的高度下降到PCB第一表面以下，此时可以应用下述第三实施例使螺头能够进一步下降。
图6a、6b和6c分别为本发明第三实施例螺钉支撑装置400的三维结构示意图、俯视示意图、以及利用该实施例装置连接PCB与螺钉的纵向剖视图。
如图6a与6b所示，本发明第三实施例所述的螺钉支撑装置400用于连接PCB与螺钉430，该装置400包括固定垫420以及第一通孔410。所述螺钉430包括螺头431和螺杆432。所述PCB具有第一表面404、第二表面406和第二通孔405，其中，第二表面406用于焊接例如芯片、二极管等系统所需的各种元件，第二通孔405用于使螺头431置于其中，即该第二通孔405的直径大于螺头431的最大外径。固定垫420具有相对的第一端面421、第二端面422，第一端面421用于与PCB的第二表面406固定连接。第一通孔410为包含宽径孔411与窄径孔412的双层孔结构，所述双层孔均与第二通孔405同轴，并且宽径孔411与窄径孔412将固定垫的第一端面421与第二端面422连通。宽径孔411用于将螺头431置于其中，即宽径孔411的内径大于螺头431的最大外径。窄径孔412用于将螺杆432置于其中，即窄径孔412的内径大于螺杆432的最大外径、小于螺头431的最大外径。
具体地，第一通孔410的窄径孔412的内壁可以设有与螺杆432外壁相吻合的螺纹，使螺钉430不易与固定垫420脱离。固定垫420与PCB可以通过例如粘黏或者焊接等多种方式固定连接，例如固定垫420的第一端面421与PCB的第二表面406设有相对的焊盘，使固定垫420能够通过焊接的方式与PCB的第二表面406固定连接。
当螺钉430由第二通孔405在PCB第一表面404的开口处插入至第一通孔410后，螺头431的下表面被宽径孔411与窄径孔412的分界面413支撑，从而使螺头431的下表面定位于第二通孔405内部，减少了螺头431对其他装置的结构干涉的影响；固定垫420的厚度不超过PCB第二表面406所焊接的元件的最大厚度，从而保证PCB的第二表面306不受到所述螺钉沉头装置300的结构干涉。
上述第三实施例的结构相对于传统方法来说减轻了螺钉对PCB系统的结构干涉，相比于现有技术的双层沉头通孔来说避免了因PCB二次打孔失败造成的成本增加。同时，在PCB厚度小于螺头厚度的情况下，上述第三实施例能够实现螺钉的沉头，即使螺头顶端位于PCB第一表面所在平面之下，消除螺头高度对PCB系统所造成的结构干涉。
图7示出了本发明的提出的一种应用螺钉支撑装置连接PCB与螺钉的方法的基本流程图。所述PCB包括第一表面与第二表面，所述螺钉包括螺头与螺杆。所述方法包括步骤S101-S104。
在步骤S101中，在PCB上制作第二通孔。所述第二通孔的内径大于所述螺头的外径，从而所述螺钉的螺头能够置于所述第二通孔中。
在步骤S102中，提供一种本发明的螺钉支撑装置，其具有第一通孔以及固定垫。
在步骤S103中，将所述固定垫的第一端面与PCB第二表面固定连接。例如将所述固定垫的第一端面通过粘黏或焊接等方式与PCB第二表面固定。其中，所述PCB的第二表面用于放置系统所需的各种元件。
在步骤S104中，将所述螺钉由PCB第一表面插入所述PCB的第二通孔与螺钉支撑装置的第一通孔中，使所述螺钉的螺头被该装置所支撑。
根据上述各步骤，与传统固定方法相比，该方法实现了螺头顶端相对于PCB第一表面的高度的下降，并且与现有技术相比，该方法避免了对PCB进行二次打孔，从而PCB不易损坏。
上述实施例只是本发明的举例，尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的。因此，本发明不应局限于实施例和附图所公开的内容。
Claims (10)
1.一种螺钉支撑装置，该螺钉支撑装置用于连接PCB和螺钉，所述PCB具有用于承载各种元件的第二表面、与所述第二表面相背的第一表面以及第二通孔，所述螺钉包括螺杆与螺头，其特征在于，所述螺钉支撑装置包括：
固定垫，其相对两端具有第一端面和第二端面，所述第一端面用于与PCB的第二表面固定；
位于固定垫中的第一通孔，其将所述第一端面与第二端面连通，用于使所述螺杆穿过其中，
其中，所述第二通孔的内径大于所述螺头的外径，用于使所述螺头置于所述第二通孔内部。
2.根据权利要求1所述的螺钉支撑装置，其特征在于，所述固定垫的第一端面至第二端面的垂直距离不超过所述各种元件顶端至所述PCB的第二表面的垂直距离。
3.根据权利要求1所述的螺钉支撑装置，其特征在于，所述固定垫的第一端面与所述PCB的第二表面具有相对应的焊盘，用于将所述固定垫与所述PCB以焊接的方式固定并连接。
4.根据权利要求1所述的螺钉支撑装置，其特征在于，所述第一通孔的内径大于所述螺杆的外径且小于所述螺头的外径。
5.根据权利要求1所述的螺钉支撑装置，其特征在于，所述第一通孔的内壁具有与所述螺杆外壁相吻合的螺纹。
6.根据权利要求1所述的螺钉支撑装置，其特征在于，所述第一通孔为由宽径孔与窄径孔所组成的双层孔，所述宽径孔开口于所述固定垫的第一端面，所述窄径孔开口于所述固定垫的第二端面，所述宽径孔与所述窄径孔同轴并且相互连通，
所述宽径孔的内径大于所述螺头的外径，用于将所述螺头置于其中，所述窄径孔的内径小于所述螺头的外径且大于所述螺杆的外径，用于使所述螺杆穿过。
7.根据权利要求1所述的螺钉支撑装置，其特征在于，所述螺钉支撑装置还包括由所述固定垫的第一端面向所述第二通孔内部凸起的柱体，所述柱体的顶端面与所述PCB的第二表面连通而形成所述第一通孔。
8.根据权利要求7所述的螺钉支撑装置，其特征在于，所述柱体远离所述固定垫第一端面的一侧为顶端面，所述顶端面低于所述PCB的第一表面所在平面。
9.根据权利要求8所述的螺钉支撑装置，其特征在于，所述柱体的外壁与所述第二通孔的内壁的一部分贴合。
10.一种PCB与螺钉的固定方法，所述螺钉包括螺头与螺杆，所述PCB包括第一表面和第二表面，其中，所述第二表面用于放置系统所需的各种元件，该方法的特征在于，包括以下步骤：
在PCB上制作用于将所述螺头置于其中的第二通孔；
提供一种如权利要求1至9所述的任一螺钉支撑装置；
将所述螺钉支撑装置与所述PCB固定；以及
将所述螺钉插入所述第二通孔中，使所述螺头沉入所述第二通孔，并被所述螺钉支撑装置支撑。
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2017
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