CN110225694A - 用于屏蔽布置在塑料外壳中的电子部件的接地连接元件以及用于其安装的方法 - Google Patents

用于屏蔽布置在塑料外壳中的电子部件的接地连接元件以及用于其安装的方法 Download PDF

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Abstract

在用于布置在塑料外壳(410)中的电子部件的电接地和/或电磁屏蔽的接地连接元件中，其中所述接地连接元件设置有相对于所述塑料外壳(410)向外导向的至少一个电触点，具体地，提供了所述接地连接元件由基本上螺旋形状的金属插入零件(200)形成，所述基本上螺旋形状的金属插入零件(200)具有从所述插入零件(200)的螺旋形状区域伸出的触点销(205)，所述触点销固定地布置在所述塑料外壳(410)的外部可触及的基本上圆柱形凹槽(415)中。

Description

用于屏蔽布置在塑料外壳中的电子部件的接地连接元件以及 用于其安装的方法
技术领域
本发明涉及根据相应独立权利要求的类型的用于布置在塑料外壳中的电子部件的电/电磁屏蔽或电接地的接地连接元件，以及用于安装这类接地连接元件的方法。
背景技术
这类接地连接元件用于电通信技术中的装置中，例如用于已经由本申请人在IO链路技术以及RFID技术(“无线射频识别”)领域中分布的HF(“高频”)通信模块或LF(“低频”)评估单元中。具体地，所述HF通信模块已经配备有塑料外壳。接地连接元件例如用于将布置在电子装置内的电子部件(例如，电路板)导电地连接到电子装置的接地连接。由于众所周知，缺乏接地负面地影响例如电子装置的电磁兼容性。
在最简单的情况下，布置在电子装置内的部件借助于电连接导电地连接到电子装置的接地连接部。在此，这种电连接的两端可分别焊接到部件和接地连接。进一步存在使用例如用于旋拧到两侧上的铜带的可能性。
为了屏蔽或接地所谓的“工业以太网”线，向这些“工业以太网”线提供在其端部处布置在屏蔽信号线上的可旋拧插头连接器的实践已经另外地变得已知。通常，电缆插头连接器的屏蔽层通过导电螺母具有电缆插头连接器的外部螺纹而产生，所述导电螺母旋拧到装置外壳的圆形壁插头座的导电内壁螺纹套筒中。然而，在接地的这种类型中，可例如通过使接地电位互连来形成接地环路，所述接地环路可导致干扰传输的信号并且因此需要被中断。接地环路的中断并且由此电缆插头连接器的屏蔽层与所述装置的屏蔽层的这种连接的中断通过电缆插头连接器连接到的圆形壁插头座的内螺纹套筒发生，所述内螺纹套筒在由绝缘材料(具体地，塑料)产生的壁体中形成。这需要在全部装置并且因此全部装置的改装件中安装对应的圆形壁插头座。所述干扰在100Mbps并且更多的以太网传输下得到日益增长的意义，并且在这里需要装置或装置部件的星形网络。
用于电子装置(具体地，用于容放电子部件(例如，用于速度控制驱动的驱动装置))的接地连接元件从DE 203 03 240 U1已知，利用所述接地连接元件，与散热器间隔开的电路板导电地连接到这种接地的散热器。这种接地连接元件具有至少两个弹簧触点元件，其中这些两个弹簧触点元件被配置成使得它们与初级接地部分和至少一个次级接地区域接触。接地连接元件具体地容纳在塑料外壳中并且具体地用于电子装置中，所述电子装置具有在外壳内部中布置成一个高于另一个的两个或更多个电路板。在此，第一电路板设置有接地连接，所述接地连接借助于接地连接元件电连接到第二电路板的接地连接部分。
在DE 10 2008 020 503 A1中描述了接地连接元件，其中提供了由导电材料组成的柔性带，所述柔性带具有形成为螺钉连接和焊接连接的两个连接元件。
具有两个电路板的外壳布置结构从DE 696 01 429 T3已知，其中若干个垂直地布置的螺栓分别具有电路板插入到其上的接地凹槽。低位置电路板具有若干个接地触点，其中两个电路板借助于电触点导电地连接到彼此并且布置成彼此间隔开。螺栓和外壳整体地形成并且也由导电材料组成。两个电路板借助于插头触点导电地连接到接地电位。
发明内容
本发明涉及优选在工业环境中在通信技术中使用的装置，其中电屏蔽线被提供用于传输模拟或数字信号或通信信号(诸如以太网信号)。在已知装置中，相应的屏蔽层通常借助于机械螺纹(例如，M12螺纹)电地或电流地连接到电设备的相应工件的相应外壳或外壳零件。
在金属外壳的情况下，通过这种螺纹连接的屏蔽层通过外壳实际上自动地连接到功能接地部分。然而，这种自动接地并不适用于增加地使用的塑料外壳。
因此，为了屏蔽或接地布置在塑料外壳中的两个以太网端口，提供了已知在技术上相对昂贵的装备或接地连接元件(例如，由不锈钢制成的生产费用昂贵的旋转零件)，所述装备或接地连接元件借助于激光焊接而焊接到金属带并且在生产塑料外壳期间被挤压涂覆或一起注塑在外壳中。
此外，在这种接地系统中，利用布置在塑料外壳中的电路板，接地系统必须既电流地连接到相应的电路板又连接到外壳。
此外，对具体地将以太网交换机和/或另外的模拟或数字功能模块容纳在塑料外壳中的先前提及的HF通信模块或LF评估单元的要求增加。在此，需要另外的(例如，8个)进一步的以太网端口连接到接地系统。
所述已知的屏蔽装置以相对昂贵的方式产生并且因此成本也相对高。
本发明提出接地连接元件，所述接地连接元件实现起来在技术上相对简单并且因此成本也相对低，其中提供基本上螺旋形状的金属插入零件。
螺旋形状或螺线形状的插入零件在通常的注塑模制过程期间分别被引入相应的装置或塑料外壳的区域中用于产生在塑料外壳上外部可触及的内螺纹，借助于主轴状或心轴状工具(例如，插入心轴或组件心轴)提供所述区域用于内螺纹。为此，插入心轴具有外螺纹，螺旋形状的插入零件在安装到装置外壳中之前牢固地和/或摩擦地旋拧到所述外螺纹上，或类似于产生线圈而缠绕在主轴上。
在引入具有插入零件的插入心轴之后，心轴和插入零件在注塑模制过程期间由塑料挤压涂覆或后注塑，并且因此封闭在塑料中。因此，螺旋形状的插入零件因此并入区域中的塑料外壳中，并且因此自动地表示注塑模制的内螺纹的零件。在冷却注塑塑料之后，插入心轴可再次被旋出或解除缠绕。
插入零件作为内螺纹的一部分的这种功能可进一步通过如下方式来改进：金属螺旋线或下层金属线以楔形或尖形方式在螺旋线内侧渐缩，以便提供用于注塑模制的内螺纹的螺纹面，所述螺纹面对注塑的内螺纹是需要的或有利的。
替代仅一个插入心轴，工具可具有多重或多个(例如，八(8)个)这类插入心轴，借助于所述插入心轴，对应的多个内螺纹可在仅一个注塑模制过程中同时在装置上或随后在其塑料外壳(其任选地可能存在)上产生。
与布置在塑料外壳中的另外的电子部件(例如，与IO端口、以太网端口、以太网交换机或类似物)的电流连接可进而借助于布置在插入零件上(优选在金属螺旋线端部上)焊接触点或触点销或焊接销简单地和成本有效地产生。此外，焊接触点具有另外的优点：螺旋形状的插入零件在已经发生的注塑模制过程之后在拧下工具或螺纹期间，由于螺旋线的圆柱体对称已经被焊接销打断而不能被再次意外地拧松。
如果在装置的稍后操作中以此方式产生的内螺纹旋拧到设置有金属外螺纹和对应的接地的插头(例如，以太网端口的连接插头)中，那么以太网端口的牢固接地或屏蔽在借助于与装置接地的连接而旋拧这个插头之后自动地发生。
在用于布置在塑料外壳中的电子部件的电接地和/或电磁屏蔽的所提出的接地连接元件中，其中所述接地连接元件提供相对于所述塑料外壳向外导向的至少一个电触点，具体地，提供了所述接地连接元件由基本上螺旋形状的金属插入零件形成，所述基本上螺旋形状的金属插入零件具有从所述插入零件的螺旋形状区域伸出的触点销，所述触点销固定地布置在所述塑料外壳的外部可触及的基本上圆柱形凹槽中。插入零件优选借助于已经被注塑到凹槽中的塑料而固定或保持在凹槽的内侧或保持在那里。
在此，优选形成为焊接销的触点销可基本上沿插入零件的螺旋形状的区域的螺旋轴线从插入零件的螺旋形状的区域伸出，或在插入零件的螺旋臂的区域中从插入零件的螺旋形状的区域伸出。
插入零件可由金属材料，具体地由软地可焊接材料形成。此外，插入零件可涂覆有在电连接技术中常见的表面材料(例如，金或银)。
在用于借助于注塑模制将形成为基本上螺旋形状的金属插入零件的接地连接元件安装在塑料外壳中的所提出的方法中，具体地提出了插入零件应用到或旋拧到插入心轴上，借助于所述心轴，所述插入零件在注塑模制过程期间被牢固地保持在塑料外壳中。
在所提出的方法中，此外可提供插入零件的触点销或对应的焊接销在将插入零件安装到塑料外壳中之后朝向塑料外壳的内侧伸出并且电流地或借助于焊接技术连接到布置在塑料外壳中的至少一个电子部件。
根据本发明的方面，提供了所述插入零件在所述凹槽的所述区域中用塑料进行挤压涂覆，其中所述焊接销的至少一部分保持在非转动(unsplashed)状态中。
可产生根据本发明的接地连接元件，其与现有技术相比，显著地更简单并且因此也更加成本有效，由此具有塑料外壳(其具有对应的接地系统)的电子装置的产生也显著地更加成本有效。
最后布置在塑料外壳中的塑料螺纹另外由金属插入零件机械地紧固或稳定化，并且因此在相关装置的操作中实现更长的使用寿命。
插入零件可借助于布置在螺旋形状的插入零件端部上的焊接触点相对简单地电流地连接到例如布置在塑料外壳中的电路板，而在这里无需另外的激光钎焊连接。
因此，可产生相关的电子装置，所述相关的电子装置具有塑料外壳并且具有在IO端口和/或以太网端口上需要的接地，与现有技术相比，这可以显著地更简单和更加成本有效的方式产生。
附图说明
图1a、图1b示出根据现有技术的第一接地连接元件的各种等距视图；
图2a-c示出根据现有技术的布置在通信技术装置的塑料外壳中的第二接地连接元件的各种等距视图。
图3a-d示出根据本发明的示例性实施方案的布置在通信技术装置的塑料外壳中的接地元件的各种等距视图；
图4a-c示出在等距视图中描绘的用于将所提出的接地连接元件安装在通信技术装置的塑料外壳中的方法步骤。
具体实施方式
在图1a中，描绘了具有拆卸下来的外壳的电子装置2(在此是功率转换器)的等距视图。装置2具有冷却元件4、第一电路板6、第二电路板8和第三电路板10。功率半导体模块12布置在冷却元件4上并且热地导电地连接到冷却元件4。第一电路板6导电地连接到这些功率半导体模块12的连接部。这个第一电路板6具有例如用于功率半导体模块12的控制单元。第二电路板布置成垂直于装置2中的第一电路板6。两个导轨14和16被提供用于保持第二电路板8。
第二电路板8具有装置2的控制和调节构件的结构元件和电子布线。第三电路板10(其例如具有滤波器18、若干中间电路电容器20和电路板连接部22)在装置2的内部仅仅像第二电路板8一样布置成垂直于第一电路板6。第三电路板10布置在导轨24中的一侧上。与导轨24相对，第三电路板10借助于整体的插入式高电流触点26连接到第一电路板6。这类高电流触点26形成矩形，其中高电流触点元件26的第一支腿具有若干个焊接销，并且高电流触点26的第二支腿具有孔。
高电流触点26可在与第三电路板10一样的焊接过程中被焊接，其中第三电路板10的结构元件18、20和22也被焊接。与第一电路板6的连接借助于螺钉发生，所述螺钉通过第一电路板6旋拧至冷却元件4。使得第三电路板10和第一电路板6导电地连接到冷却元件4，这表示接地连接，高电流触点26由导电材料形成。
根据图1b，接地连接元件28由具有第二连接元件36的柔性带34形成，其中第一连接元件30形成为螺钉连接，并且第二连接元件36形成为焊接连接。柔性带34由导电材料组成。使得带34是柔性的，其在此相互交织，对应于已经旋拧在两侧上的铜带。两个连接元件30和36借助于柔性带34导电地连接到彼此。
接地连接元件28的第二连接元件36(所述第二连接元件形成为焊接连接)具有在焊接侧上从第三电路板10伸出的四个焊接销(未示出)。
如可从图1b进一步可见，在整体的接地连接元件28中的两个连接元件30和36的的紧固轴线实际上相对于彼此正交，然而不相交。对于接地连接元件28的每个连接元件30和36，紧固点分别设置在电路板6和10上，所述紧固点并不会阻挡接地连接元件28的螺钉连接30的旋拧。两个连接元件30和36的连接半径另外由接地连接元件28的柔性带34的长度限制。
图2a-2c示出根据现有技术的接地连接元件，其在安装在塑料外壳中之前和之后适于作为用于注塑模制的插入零件。
如图2a中可见，在这些插入零件中，金属连接元件或桥接元件110、112在现有实例中安装在三个螺钉触点100、105、115之间，以便将螺钉触点100、105、115电流地联接到彼此。在此，螺钉触点100、105、115通过钎焊件120、120’、120”、120”连接到相应的连接元件或桥接元件110、112，所述相应的连接元件或桥接元件110、112由于在此上升的更高的温度而在通过注塑模制安装插入零件期间频繁地断裂或撕裂，由此具体地，在螺钉触点100、105、115之间的电流联接不再存在或不再被保证。
在图2b中，示出塑料外壳的等距平面视图，图2a中示出的插入零件借助于注塑模制已经被安装在所述塑料外壳中。在这种描述中，具体地，可看见被布置成基本上与外壳表面对准的螺钉触点100、105、115。在图2c中，描绘了图2b中示出的塑料外壳的对应的后视图，其中在这个视图中，不但可从外壳的下侧看到三个螺钉触点100、105、115，而且能看到两个桥接元件100和112。
图3a示出螺旋形状的金属插入零件200，其具有大致沿螺旋臂的边缘区域中的螺旋轴线从螺旋臂平面伸出的焊接销205。插入零件200(如随后使用图4a-4c更加详细地描述)安装在现有塑料外壳的对应的凹槽中，或在产生这种塑料外壳期间已经安装在其中。大致布置在外壳中的电子结构零件或电路板然后可借助于焊接销205电流地连接到由插入零件200提供的接地电位。
为了将插入零件200、205安装到塑料外壳215中，具有背向焊接销205一侧的插入零件200借助于形成内螺纹的螺旋绕组被拧松或旋拧到用作插入心轴的心轴上并且在图4a-c中示出。为此，螺纹具有用于接收螺旋形状的插入零件200的对应的外螺纹。随后，将塑料注塑到插入零件的安装区域中，其中在注塑过程中，焊接销205的至少一部分保留在非转动或坯料(blank)状态中，以便能够随后使用它用于电流连接到布置在外壳中的电子部件的对应的接地部分或屏蔽层。
在图3b中，在将插入零件200、205安装到塑料外壳215中之后存在的安装状况被示出，从外壳的下侧或具有外壳的焊接触点(焊接侧)或外壳的对应的内部区域的一侧可见。在此，焊接销205(其在本说明书中是向上的焊接点)在所示出的区域周围从挤压涂覆的塑料210伸出，使得所述焊接连接可被产生具有布置在塑料外壳中的电子部件(未示出)(例如，以太网端口、以太网交换机和/或另外的模拟或数字功能模块)。在此，相应的电子部件可例如借助于软焊接(其在电子器件中是普遍的)使用焊接技术连接到焊接销205。
在图3c中，现有的安装状况被描绘从外壳的外侧可见。在此，出于说明目的，外壳在安装的插入零件200、205的区域中被部分地切开，由此，可看见外壳零件225，在所述外壳零件225中具有插入零件200的螺钉触点由插入零件200形成。在此，应强调，插入零件200的原始金属螺旋线以楔形或尖形方式在其内侧渐缩，以便提供螺纹面，所述螺纹面作为螺钉触点的内螺纹是必须的。当将具有金属外螺纹的插头旋拧到螺钉触点中时，其中插头的外螺纹接地，插头电流连接到塑料外壳的接地系统由旋拧过程自动地产生。
图3d示出图3c中所示的不具有在这里(即，在外壳表面的等距视图中)使用的切口的安装状况。在所述视图中，具体地可看见螺钉触点与外壳表面如何对准，并且在这个示例性实施方案中，边珠230在螺钉触点开口的边缘上形成，借助于所述边珠230，螺钉触点被机械地加强或稳定化。
在图4a-4c中，示出用于将接地连接元件或对应的插入零件(在此相关的或先前描述的)安装在塑料外壳中的方法步骤。
在图4a中，在左边示出具有布置在心轴尖端上的外螺纹405的插入零件400。在图4a中，在右边描绘了具有插入零件200(参见图3a)(其被卷绕在心轴尖端200上并且呈螺旋形状)的插入心轴400，其中焊接销205布置在心轴尖端的方向上。图4b示出具有已经被卷绕的插入零件200的心轴400在前述注塑模制过程中如何根据方向箭头420被导向至塑料外壳410的圆柱形凹槽415。在注塑模制过程开始(其中液体塑料具体地被注塑在凹槽415的区域中)之前，根据图4c的插入心轴400被引入凹槽415中至插入零件200完全地位于凹槽415内的点。
应当注意，相应的插入零件可仅在一个工作步骤或注塑过程中借助于将若干个插入心轴平行布置在若干个凹槽(例如，除说明书中描述的其他几个之外的五个凹槽)中来进行安装。

Claims (12)

1.用于布置在塑料外壳(410)中的电子部件的电接地和/或电磁屏蔽的接地连接元件，其中所述接地连接元件提供相对于所述塑料外壳(410)向外导向的至少一个电触点，其特征在于所述接地连接元件由基本上螺旋形状的金属插入零件(200)形成，所述基本上螺旋形状的金属插入零件(200)具有从所述插入零件(200)的螺旋形状区域伸出的触点销(205)，所述触点销固定地布置在所述塑料外壳(410)的外部可触及的基本上圆柱形凹槽(415)中。
2.根据权利要求1所述的接地连接元件，其特征在于形成为焊接销的所述触点销(205)基本上沿所述插入零件(200)的螺旋形状区域的螺旋轴线从所述插入零件(200)的所述螺旋形状区域伸出。
3.根据权利要求2所述的接地连接元件，其特征在于所述焊接销(205)在所述插入零件(200)的螺旋臂的区域中从所述插入零件(200)的所述螺旋形状区域伸出。
4.根据前述权利要求中的一项所述的接地连接元件，其特征在于所述插入零件(200)的所述螺旋形状区域形成楔形以便提供螺纹面。
5.根据前述权利要求中的一项所述的接地连接元件，其特征在于所述插入零件(200)由金属材料形成。
6.根据权利要求5所述的接地连接元件，其特征在于所述插入零件(200)由软地可焊接材料形成。
7.根据权利要求5或6所述的接地连接元件，其特征在于所述插入零件(200)用在电连接技术中常见的表面材料涂覆。
8.根据前述权利要求中的一项所述的接地连接元件，其特征在于所述插入零件(200)借助于注塑到所述凹槽(415)中的塑料固定在所述圆柱形凹槽(415)的内侧。
9.用于借助于注塑模制将根据前述权利要求中的一项所述的形成为基本上螺旋形状的金属插入零件(200)的接地连接元件安装在塑料外壳(410)中的方法，其特征在于所述插入零件应用到插入心轴，借助于所述心轴，所述插入零件(200)在注塑模制过程期间被保持在所述塑料外壳(410)的凹槽中。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于至少两个插入心轴被提供，借助于所述至少两个插入心轴，可仅在一个注塑模制过程中产生多个至少两个内螺纹。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于其中所述插入零件(200)的所述触点销(205)在将所述插入零件(200、205)安装到所述塑料外壳(410)中之后，朝向所述塑料外壳(410)的内侧伸出，并且连接到布置在所述塑料外壳(410)中的至少一个电子部件，所述部件被电流地连接或借助于焊接技术连接。
12.根据权利要求9至11中的一项所述的方法，其特征在于所述插入零件(200)在所述塑料外壳(410)的所述凹槽(415)的所述区域中用塑料进行挤压涂覆，其中所述触点销(205)的至少一部分保持在非转动状态中。
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