CN111952804B - 用于将销状元件连接至母排的接口区域、包括接口区域的系统以及用于制造接口区域的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于将销状元件连接至母排的接口区域、包括接口区域的系统以及用于制造接口区域的方法。一种用于将至少一个销状元件(21)连接至沿主延伸平面(HSE)延伸的母排(12)的接口区域(1)，包括：至少一个凹部(4)，用于通过沿插入方向的移动来容纳至少一个销状元件(21)，以及沿堆叠方向堆叠在彼此上方的多个金属层(11)，其中，多个金属层(11)优选地布置在母排(12)上，其中，至少一个凹部(4)穿过多个金属层(11)中的至少两个金属层(4)。

Description

用于将销状元件连接至母排的接口区域、包括接口区域的系 统以及用于制造接口区域的方法
技术领域
本发明涉及一种用于将销状元件连接至母排的接口区域、包括接口区域的系统以及用于制造接口区域的方法。
背景技术
经由压接连接器实现与印刷电路板的电连接是众所周知的，该压接连接器可以插接至印刷电路板中的相应凹部中。这种凹部例如形成用于销状元件的接口区域。通常，压接连接器包括至少一个销状元件，优选地包括以特定图案布置的多个销状元件，销状元件可以插入凹部中并且以压接方式固定至印刷电路板。
此外，现有技术已知由至少一个金属层形成的母排优选地主要是非结构化的，用于例如在电动交通工具中收集及分配电力。这种母排形成用于若干电气部件特别是用于连接器或电容器的载体，上述电气部件可以布置在母排的顶侧上。通常，这种母排在主延伸平面中延伸并且具有为至少1.5mm的沿垂直于主延伸平面的方向测量的厚度。为了提供能够容纳销状元件的接口区域，还已知使用连接至母排作为适配器的厚印刷电路板(PCB)，原因是在厚母排中难以实现被配置成用于适当地固定插接元件的细小的销状元件的合适的凹部，特别是小间距和小直径的凹部。然而，在细小的销状元件引入相应凹部中时，这种厚PCB不能承受母排的接口区域中的典型电力并且容易出错。
此外，DE102016206234A1涉及用于逆变器的母排，其中，压接连接器在一端处直接连接至被结合至母排中的凹部并且在另一端处直接连接至多个印刷电路板。
发明内容
考虑到以上，本发明的目的是提供一种用于将销状元件连接至厚母排的改进的接口区域，特别地将通过接口区域的高电流考虑在内。
该目的通过根据本文中公开的实施方式的的接口区域、系统以及方法来实现。优选实施方式并入从属权利要求、说明书和附图中。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于将至少一个销状元件连接至母排的接口区域，母排沿主延伸平面延伸，接口区域包括：
至少一个凹部，用于通过沿插入方向的移动来容纳至少一个销状元件，以及
沿堆叠方向堆叠在彼此上方的多个金属层，其中，所述多个金属层优选地布置在母排上，
其中，所述至少一个凹部延伸穿过所述多个金属层中的至少两个金属层。
与现有技术相对，由堆叠在彼此上方的多个金属层形成接口区域。特别地，结果表明，使用堆叠在彼此上方的多个金属层实现了如下接口区域，该接口区域甚至可以承受在包括接口区域的装置的操作期间可能产生的高电流。此外，可以避免否则会被用作母排的接口区域的厚印刷电路板。相反，堆叠的多个金属层布置在母排的顶侧上，并且多个金属层形成可以用于将至少一个销状元件直接连接至母排的适配器。此外，与在块状或整体式金属块即母排本身中形成凹部相比，提供作为堆叠在彼此上方的若干金属层的一部分的凹部简化了凹部的制造和在连接期间的处理即插入机制。优选地，插入方向平行于堆叠方向延伸。
优选地，母排是在主延伸平面中延伸的扁平产品。术语“扁平”意指沿垂直于主延伸平面的方向测量的母排的厚度是在平行于主延伸平面的平面中跨母排的延伸范围的至少1/10，优选地至少1/15。例如，母排被层压并且/以及用绝缘层覆盖。还提供了母排包括通过附加绝缘层彼此分隔的至少一个第一导电层和/或至少第二导电层，其中，至少第一导电层、至少第二导电层和附加绝缘层沿垂直于主延伸平面的堆叠方向堆叠在彼此上方。这种母排特别地旨在用于收集及传送电力。例如，多个电容器布置在母排的顶上并且连接至母排，以分配从多个电容器收集的总电力。例如，这种母排旨在用在电动交通工具中。优选地，至少一个第一导电层和/或至少第二导电层由诸如铜、钢或铝的金属制成。特别地，沿垂直于主延伸平面的方向测量的母排的厚度在0.5mm和6mm之间，更优选地在0.5mm和2mm之间或者在4.5mm和5.5mm之间。
此外，提供了多个金属层的金属层的第一厚度和/或金属层数目适于母排所旨在的应用。金属层的数目和/或金属层的第一厚度可以特别地适于接口区域中预期的电流。
特别地，提供了由多个金属层形成的至少一个凹部具有沿平行于主延伸平面的方向测量的延伸范围，该延伸范围小于2mm，更优选地小于1.5mm并且最优选地小于1mm。因此，提供了精细且细小的结构化的凹部。通过在彼此上方堆叠均具有至少一个孔的若干金属层，而不是在否则可以用作母排与插接元件之间的适配器的整体式或块状金属块中实现凹部，可以更容易地实现这种精细且细小的结构。此外，结果表明，通过由多个金属层形成凹部，可以提高上述的将细小且精细的结构化的销状元件插入凹部中的成功率。
优选地，提供了至少一个销状元件是压接元件或压接元件的一部分。特别地，压接元件是具有例如布置成若干行的若干销状元件和/或压接元件的插接元件的一部分，其中，在一个行中彼此相继地布置至少两个销状元件。此外，提供了销状元件或压接元件具有实心压入区域或弹性压入区域。尤其，当将销状元件在安装状态下插入凹部中时，实心压入区域或弹性压入区域以压接方式引起对凹部的内表面的连接。通过将销状元件以压接方式连接至凹部，销状元件特别是压接元件固定至接口区域并且因此直接固定至母排。特别地，销状元件与母排之间的连接是可逆的。
根据优选实施方式，提供了沿堆叠方向测量的至少一个凹部的第一长度大于在安装状态下销状元件插入凹部中的部分的第二长度。因此，在销状元件的前端与凹部的底部和/或母排的顶侧之间形成腔。这种腔避免了至少一个销状元件的前端和母排的顶侧的直接接触，并且促使电流经过多个金属片，因此支持电流在接口区域中的均匀分布。
特别地，提供了多个金属层封闭在壳体中。特别地，多个金属层和母排共享围绕母排和多个金属层两者的公共壳体。这种壳体保护多个金属层。例如，壳体由塑料制成。此外，壳体包括开口，开口允许进入被结合在多个金属层中的凹部。
特别地，提供了多个金属层的单个金属层的第一厚度是母排的第二厚度的0.1倍至0.8倍，优选地0.2倍至0.6倍并且最优选地在0.4倍至0.5倍之间。这意味着：单个金属层比母排薄，并且因此，由母排提供的高电流在形成多个金属层的单个金属层中分成若干电流。优选地，第一厚度在250μm至5mm之间，更优选地在350μm至2.5mm之间并且最优选地在0.5mm至1mm之间。
此外，为了实现接口区域的紧凑设计，需要限制多个金属层的第三厚度，这允许在若干应用中使用具有接口区域的母排。优选地，第一厚度在0.8mm至10mm之间，更优选地在1.2mm至8mm之间并且最优选地在1.5mm至5mm之间。
在本发明的另一实施方式中，提供了多个金属层包括3个至25个金属层，优选地4个至15个金属层并且更优选地5个至10个金属层。通过增加堆叠在彼此上方的金属层的数目，可以简化在各个金属层中实现孔，原因是金属层可以被实现为如此薄以使得孔的制造被显著简化。另一方面，必须限制金属层的数目，原因是在制造期间金属层之间未对准的可能性增加。因此，限制金属层的数目降低了提供不能在实践中使用的凹部的可能性。结果表明，通过选择5个至10个金属层，保证了在制造期间的简化处理并且可以在大多数应用中使用。
特别地，提供了多个金属层的金属层，多个金属层的金属层的至少子集具有相同的第一厚度或在其第一厚度方面彼此不同。尤其，提供以使金属层的第一厚度和/或数目适于母排所旨在的特定应用。通过这种个性化，可以优化流过接口区域的电流，以避免操作中的损坏。因此，可以有利地增强接口区域的耐久性。
尤其，提供了多个金属层的至少两个金属层具有用于形成凹部的不同的开口。例如，可以将紧邻母排的金属层的开口选择成大于布置在多个金属层的顶处特别是朝向背离母排的顶侧的开口。特别地，与母排相邻的金属层不需要横向接触销状元件。因此，该开口可以被选择为大于形成凹部的被配置成用于在安装状态下建立销状元件与凹部之间的压接相互作用的部分的其他开口。优选地，在安装状态下与销状元件接触的多个金属层的金属层数目可以在考虑母排所旨在的特定应用的情况下来修改。
根据优选实施方式，提供了至少一个凹部延伸穿过一定数目的金属层，该数目大于多个金属层中所包括的金属层的总数目的一半。通过增加形成凹部的金属层的数目，可以有利地增加横向地接触销状元件的金属层的数目。优选地，至少一个凹部延伸穿过所有金属层，使得凹部延伸直至母排的顶表面。尤其，通过增加形成凹部的金属层的数目，也增加了与销状元件接触的金属层的数目。因此，可以将电流分配至若干金属层，以避免将电流集中在接口区域的特定区域中。因此，降低了损坏的可能性。
本发明的另一方面是一种包括母排和至少一个销状元件的系统，其中，该系统包括根据本发明的接口区域，该接口区域(1)特别地用于将销状元件可逆地连接至母排，其中，在安装状态下，至少一个销状元件的至少一部分插入凹部中并且以压接方式固定在凹部中。将上述关于接口区域的所有特征和优点类似地应用于包括母排和至少一个销状元件的系统，反之亦然，包括母排和至少一个销状元件的系统类似地具有上述关于接口区域的所有特征和优点。
特别地，提供了销状元件是压接元件的一部分，在安装状态下以压接方式与凹部相互作用。尤其，由不同金属层的若干孔形成的凹部的截面适于销状元件的截面，使得压接元件以压接方式与凹部的内侧相互作用。因此，插接元件直接连接并固定至母排。
特别地，提供了插入凹部中的销状元件接触多个金属层的所有金属层。因此，可以在接口区域中将母排的电流分配至所有金属层，并且因此，避免了将电流集中至接口区域的特定区域中。因此，可以降低接口区域中损坏的可能性。
本发明的另一方面是一种用于制造根据本发明的接口区域的方法，包括：
提供多个金属层，
在多个金属层中的金属层的至少子集中实现至少一个孔，
堆叠金属层以用于形成包括凹部的多个金属层，以及
将多个金属层连接至母排，特别地连接至母排的顶侧。将上述关于接口区域的所有特征和优点类似地应用于用于制造接口区域的方法，反之亦然，用于制造接口区域的方法类似地具有上述关于接口区域的所有特征和优点。
在没有明确描述的情况下，可以在不限制或扩大所描述发明的范围的情况下将单个实施方式或者其单个方面和特征组合或彼此交换，只要这种组合或交换是有意义的并且在本发明的意义上即可。在适用的情况下，针对本发明的一个实施方式描述的优点也是本发明的其他实施方式的优点。
附图说明
在附图中：
图1示意性地示出了根据本发明的优选实施方式的接口区域；以及
图2是旨在用于接口区域的连接器。
具体实施方式
在图1中示出了根据本发明的优选实施方式的用于将销状元件21连接至母排12的接口区域1。这种母排12旨在用于收集及分配布置在母排12的顶上(未示出)的一系列电气部件的电力，特别地针对多个电容器。在主延伸平面HSE中延伸的母排12优选地形成用于直接布置在母排12上的电气部件(此处未示出)的载体。优选地，母排12的第一导电层可以被隔离层(未示出)覆盖，这允许将电容器直接布置在第一导电层上。尤其，母排12包括在主延伸平面HSE中延伸的第一导电层，并且具有特别地从第一导电层的外周沿平行于主延伸平面HSE的方向延伸的端口，该端口用于表示母排12的收集若干第一类型极点的贡献的公共极点，上述贡献被各自分配至若干连接器或电容器。
除了第一导电层之外，优选地提供了第二导电层，其中，第二导电层平行于第一导电层延伸。母排12特别是第一导电层和/或第二导电层形成扁平的或层压的产品，即母排12在主延伸平面HSE中的延伸范围是沿垂直于主延伸平面HSE的方向测量的母排12的厚度的若干倍。尤其，第一导电层和第二导电层由诸如铜和铝的金属制成，并且具有例如在0.5mm至5mm之间，优选地在0.75mm至2mm之间并且更优选地在1mm至1.5mm之间的厚度。此外，第二导电层在其外周处包括另一端口，该另一端口用于表示母排12的收集第二类型极点的贡献的公共极点，上述贡献被各自分配至若干连接器中的一个连接器。这些母排12例如用于由电动马达驱动的交通工具。
本发明涉及接口区域1，其用于将包括至少一个销状元件21的插接元件20连接至母排12，优选地用于将插接元件20直接连接至母排12。
特别地，图1示出了用于将销状元件21连接至母排12的接口区域1。尤其，提供了经由接口区域1实现与母排12的直接连接，其中，销状元件21在安装状态下插接至接口区域1中。优选地，销状元件21是插接元件20的一部分，并且优选地被构造为压接连接器或压接元件。此外，插接元件20包括多个销状元件21。例如，插接元件20包括布置成彼此相继的两行或更多行的若干销状元件21。在安装状态下，销状元件21插接至形成母排12与插接元件20之间的接口区域1的相应凹部4中。
特别地，提供了由沿堆叠方向S堆叠在彼此上方的多个金属层11或片形成的接口区域1。堆叠方向S特别地垂直于主延伸平面HSE延伸，并且对应于将销状元件21插入凹部4中的插入方向。由此，多个金属层11布置在母排12的顶侧TS上，并且特别地直接接合至母排12的顶侧。此外，提供了多个金属层11中的各个金属层11或金属层11的至少子集具有至少一个孔，并且金属层11被布置成在彼此上方使得堆叠在彼此上方的金属层11的至少一个孔形成用于销状元件21的凹部4。由包括至少一个孔并且堆叠在彼此上方的金属层11形成的凹部4优选地被构造和定制成使得在安装状态下销状元件21以压接方式与凹部相互作用，以用于将销状元件21可逆地固定至凹部4，并且因此固定至接口区域1。
尤其，金属层11具有沿堆叠方向S测量的第一厚度D1，并且堆叠在彼此上方的多个金属层11具有沿堆叠方向S测量的第三厚度D3。优选地，多个金属层11由3至25个金属层形成。在图1示出的本实施方式中，多个金属层11包括具有相同的第一厚度D1的五个金属层11。尤其，单个金属层11的第一厚度D1是母排12的沿垂直于主延伸平面HSE的方向测量的第二厚度D2的0.1倍至0.8倍，优选地0.2倍至0.6倍并且最优选地在0.4倍和0.5倍之间。此外，提供了多个金属层11的第三厚度D3是母排12的第二厚度D2的2倍至15倍、优选地3倍至10倍并且最优选地4倍至8倍厚。通过堆叠在彼此上方的多个金属层11形成的接口区域1实现了适配器以用于将销状元件21特别是作为插接元件20的压接元件的销状元件21直接连接至母排12。尤其，由若干金属层11实现接口区域1允许分配电流，使得即使在操作中发生高电流也可以避免在接口区域1处的损坏。
此外，提供了用于容纳销状元件21的凹部4具有第一长度L1，并且销状元件21的插入凹部4中的部分具有第二长度L2，其中，第二长度L2小于第一长度L1，使得当在安装状态下销状元件21插入凹部4中时，在母排12与销状元件21的前端25之间形成腔35。因此，销状元件21的前端25不接触母排12。因此，在安装状态下通过接口区域1并且由母排12提供的电流需要通过多个金属层11，以用于尤其以横向方式进入销状元件21。这允许将电流分配成使得接口区域1可以处理甚至高电流而不会损坏接口区域1。
此外，提供壳体30，其中，壳体30覆盖多个金属层11和/或母排12。特别地，壳体30具有开口，适于使得销状元件21可以穿过该开口以进入多个金属层11的凹部4。
在图2中，以透视图(顶部)和截面图(底部)示出了插接元件20。特别地，销状元件21从插接元件20的外壳28的底侧突出。尤其，从插接元件20的底部突出的销状元件21具有在3mm至10mm之间的第二长度L2，更优选地具有约5mm的第二长度L2。此外，沿平行于主延伸平面HSE的方向测量的彼此相继布置的两个销状元件21之间的距离在1mm和2mm之间。因此，提供了在插接元件20的底部上的销状元件21的精细结构，并且结果表明，这种细小且精细的结构化的销状元件21需要凹部4，凹部4难以在厚度超过6mm并且可以以另外的方式用作母排12与插接元件20之间的适配器的块状或整体式金属块和/或印刷电路板中实现。因此，图1中示出的接口区域1还具有简化用于设置凹部4的制造工艺的优点，该制造工艺允许将销状元件21插入通过由多个金属层11的所堆叠的金属层11形成的凹部4中。特别地确保了简化，原因是，代替在整体式或块状金属块中实现凹部4，更容易在薄金属层中实现孔并且以堆叠的方式布置金属层以用于形成具有相应凹部4的多个金属层11。
附图标记：
1：接口区域
4：凹部
11：金属层
12：母排
20：插接元件
21：销状元件
25：前端
28：外壳
30：壳体
35：腔
L1：第一长度
L2：第二长度
D1：第一厚度
D2：第二厚度
D3：第三厚度
TS：顶侧
HSE：主延伸平面
S：堆叠方向

Claims (21)

1.一种用于将至少一个销状元件(21)连接至母排(12)的接口区域(1)，所述母排(12)沿主延伸平面HSE延伸，所述接口区域(1)包括：
至少一个凹部(4)，用于通过沿插入方向的移动来容纳所述至少一个销状元件(21)，以及
沿堆叠方向堆叠在彼此上方的多个金属层(11)，其中，所述多个金属层(11)布置在所述母排(12)上，
其中，所述至少一个凹部(4)延伸穿过所述多个金属层(11)中的至少两个金属层(4)，其特征在于，在所述至少一个销状元件(21)的前端(25)与所述母排(12)的顶侧之间形成腔。
2.根据权利要求1所述的接口区域(1)，其中，由所述多个金属层(11)形成的所述至少一个凹部(4)具有沿平行于所述主延伸平面HSE的方向测量的延伸范围，所述延伸范围小于2mm。
3.根据权利要求2所述的接口区域(1)，其中，所述延伸范围小于1.5mm。
4.根据权利要求2所述的接口区域(1)，其中，所述延伸范围小于1mm。
5.根据权利要求1至4中之一所述的接口区域(1)，其中，所述至少一个销状元件(21)是压接元件或压接元件的一部分。
6.根据权利要求1至4中之一所述的接口区域(1)，其中，所述至少一个凹部(4)的第一长度(L1)大于所述至少一个销状元件(21)在安装状态下插入所述凹部(4)中的部分的第二长度(L2)。
7.根据权利要求1至4中之一所述的接口区域(1)，其中，所述多个金属层(11)封闭在壳体(30)中。
8.根据权利要求1至4中之一所述的接口区域(1)，其中，所述多个金属层(11)中的单个金属层(11)的第一厚度(D1)是所述母排(12)的第二厚度(D2)的0.1倍至0.8倍。
9.根据权利要求8所述的接口区域(1)，其中，所述多个金属层(11)中的单个金属层(11)的第一厚度(D1)是所述母排(12)的第二厚度(D2)的0.2倍至0.6倍。
10.根据权利要求8所述的接口区域(1)，其中，所述多个金属层(11)中的单个金属层(11)的第一厚度(D1)是所述母排(12)的第二厚度(D2)的0.4倍和0.5倍之间。
11.根据权利要求1至4中之一所述的接口区域(1)，其中，所述多个金属层(11)包括3个至25个金属层(11)。
12.根据权利要求11所述的接口区域(1)，其中，所述多个金属层(11)包括4个至15个金属层(11)。
13.根据权利要求11所述的接口区域(1)，其中，所述多个金属层(11)包括5个至10个金属层(11)。
14.根据权利要求1至4中之一所述的接口区域(1)，其中，所述多个金属层(11)的金属层(11)具有相同的第一厚度(D1)或在其第一厚度(D1)方面彼此不同。
15.根据权利要求1至4中之一所述的接口区域(1)，其中，所述多个金属层(11)的至少两个金属层(11)具有不同的开口尺寸以用于形成所述凹部(4)。
16.根据权利要求1至4中之一所述的接口区域(1)，其中，所述至少一个凹部(4)穿过一定数目的金属层(11)，该数目大于所述多个金属层(11)中所包括的金属层(11)的总数目的一半。
17.一种包括母排(11)和至少一个销状元件(21)的系统，所述系统包括根据权利要求1至16中之一所述的接口区域(1)，所述接口区域(1)用于将所述销状元件(21)可逆地连接至所述母排(12)，其中，在安装状态下，所述至少一个销状元件(21)的至少一部分插入所述凹部(4)中并且以压接方式固定在所述凹部(4)中。
18.根据权利要求17所述的系统，其中，在所述安装状态下，所述销状元件(21)的前端(25)在所述销状元件(21)的所述安装状态下与所述凹部(4)的底部间隔开。
19.根据权利要求17和18中之一所述的系统，其中，插入所述凹部(4)中的所述销状元件(11)接触所述多个金属层(11)中的所有金属层(11)。
20.一种用于制造根据权利要求1至16中之一所述的接口区域的方法，包括：
提供所述多个金属层(11)，
在所述多个金属层(11)中的所述金属层(11)的至少子集中实现至少一个孔，
堆叠所述金属层(11)以用于形成包括所述凹部(4)的所述多个金属层(11)，以及
将所述多个金属层(11)连接至所述母排(12)。
21.根据权利要求20所述的方法，其中，将所述多个金属层(11)连接至所述母排(12)的顶侧TS。
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