CN115732950A - 用于将电路板与至少一个导体连接的连接器和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于将电路板与至少一个导体连接的连接器和方法，该电路板至少一个焊盘，该连接器具有紧固机构、留空部，连接器能够借助于紧固机构紧固在电路板上，留空部在连接器的第一侧上形成并且至少延伸经过横向于第一侧地布置的第二侧，其中，在连接器装在电路板上的安装状态中，至少一个焊盘在第一侧上能布置在留空部中，并且留空部在第二侧上形成第一开口，至少一个导体能导入第一开口中，并且第二开口构造在与第一侧相对置的第三侧处，其中，经由第二开口能够提供用于将至少一个导体与至少一个焊盘连接的热量。本发明还涉及一种电路板以及一种用于将电路板与导线的至少一个导体连接的方法。

Description

用于将电路板与至少一个导体连接的连接器和方法
技术领域
本发明涉及一种用于将电路板与至少一个导体连接的连接器和方法，以及用于直接连接至少一个导体的电路板。
背景技术
在建立导线的导体与电路板之间的连接时，现有技术的连接技术常常具有多个和/或笨重的部件。
出版物WO 02/084808 A1描述了用于接收线缆端部的电路板连接器，其设置为其能够在电路板上固定。电路板连接器具有通孔，线缆端部导入到其中并且内导体穿过通孔，其中，内导体在电路板连接器外部焊接到电路板上的微带导体上。
出版物EP 2 690 712 A2描述了用于将高频同轴线缆与电路板连接的连接装置。电路板包括裁剪区域以及一对通孔，边缘的一部分在其裁剪区域中被裁剪，通孔设计在裁剪区域的两侧上。裁剪区域在电路板的外周的预定的位置处形成并且包括开口，开口向外打开，而通孔包括具有圆形的开口。裁剪区域是在其中布置并且焊接有焊接块的中央体和高频同轴线缆的空间，而通孔是在其中装入并且焊接有焊接块的辅助体的空间。
出版物US 2007/054510 A1描述了用于将同轴线缆与电路板上的导体连接的系统和方法。该出版物尤其描述了用于将同轴线缆与电路板连接的装置，其中，该装置包括连接器，连接器包括具有容纳部的导电元件，容纳部容纳同轴线缆的端部，以便将同轴线缆与电路板上的导体连接，该装置还包括屏蔽物，屏蔽物直接与连接器和电路板连接，以便阻止无源辐射。
出版物US 2021/0006012 A1描述了具有安装接口的电路板连接器，安装接口设置用于表面安装到电路板上，其中，电路板连接器能够具有用于容纳用于连接多个金属线的互补的连接器的留空部。
总之，现有技术的系统在电路板上具有明显的结构空间，通常伴随有附加的必要的元件以及增加的加工开销。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供用于将电路板和至少一个导体连接的装置和方法，其中，建立具有少的部件和安装步骤并且在最小的结构空间上的最佳连接，优选自动化地建立该连接。
上述目的通过根据本发明的连接器、根据本发明的电路板以及根据本发明的方法实现。本发明的其他有利的设计方式能够由本发明、描述以及附图得出。
上述目的尤其通过用于将电路板和导线的至少一个导体连接的连接器实现，该电路板具有至少一个焊盘，该连接器具有紧固机构、留空部，连接器能借助于紧固机构紧固在电路板上，留空部构造在连接器的第一侧处，并且至少延伸经过横向于第一侧地布置的第二侧，其中，在连接器装在电路板上的安装状态中，至少一个焊盘在第一侧上能布置在留空部中，并且留空部在第二侧上形成第一开口，至少一个导体能导入到第一开口中，并且第二开口构造在与第一侧相对置的第三侧处，其中，经由第二开口能够提供用于将至少一个导体与至少一个焊盘连接的热量。
连接器是用于建立电路板与至少一个导体之间的持续并且导电的连接的成型辅助。在此，连接是直接连接，即没有接口或插接系统。直接连接的优点在于，节省部件并且提供较小的结构空间。此外，连接能够以少的步骤以及自动化地设置。对于电路板和连接器的可靠连接来说，能够在由取放自动装置的自动生产中确保必要的挤压。电路板在连接时用作初级焊料库，并且也仅在电路板侧需要成型辅助。待连接的导线或者至少一个自由设置的导体不必一定要预处理。这节省了时间并且能够实现在狭窄空间的加工。
优选地，连接器设置用于，将多个导体与相应的多个焊盘并列地连接，其中，第一开口尤其具有适合将多个导体并列地容纳的宽度。多个导体能够包括多于五个、尤其多于十个导体。通过连接器的形状、尤其是通过第一开口的宽度，多个导体能够彼此相邻密集地与电路板连接。由此能够实现连接器和整个连接的紧凑的、节省空间的结构。
优选地，在安装状态中第一开口的至少一侧由电路板形成。由此能够实现，导入的导体能够尽可能靠近电路板地布置，即在导体与电路板之间仅有焊盘。因此能够实现需要小的结构空间的节省空间的连接。
优选地，紧固机构包括插针或销钉，其能置入到电路板上的相应的开口中。插针或销钉或类似的紧固机构为安装人员以及自动装置的放置系统提供能良好感知的视觉和/或触觉的反馈，并且因此使得连接器在电路板上的布置变得容易。此外，能够通过该布置和多个紧固机构预定连接器在电路板上的定向。插针或销钉能够简单且安全地提供持久或能拆卸的连接。
优选地，连接器在第一侧处具有粘合面。粘合面能够附加地或可替换地形成紧固机构。粘合面能够经由粘合点施加到连接器和/或电路板上。粘合面保障了连接器在电路板上的紧固。
优选地，在安装状态中第一开口的高度对应至少一个导体的直径。在安装状态中，导入的导体基本上填充开口或留空部的整体高度，从而使得连接器仅为所需要的高度。在此基本上意味着，必须还有用于焊盘的位置并且在第一开口的外边缘处能够提供导入辅助装置。通过第一开口的高度，连接器能够设计为非常平整的，从而仅需要小的结构空间。
优选地，第一开口具有至少一个导入辅助装置。导入辅助装置使得导体到第一开口中的导入变得容易。因为导入的导体的直径通常仅为毫米的分数、例如在0.1到0.9mm的范围，所以导入辅助装置是非常有利的。
优选地，第一开口具有至少一个定向机构。定向机构使得导体在连接器中的定向的布置变得容易。因此能够确保导体在连接器中或在焊盘上的不变的布置。
优选地，连接器还具有第三开口，其构造在第三侧处，其中，经由第三开口能够将介质输送到至少一个导体和至少一个焊盘处。优选地，第三开口与第二开口间隔开并且形成到连接器的留空部的另外的通道，其中，留空部在安装状态中形成空腔。第三开口能够不取决于第二开口处的热量输送应用。
优选地，第三开口形成或具有用于介质的储存库。优选地，在连接器布置在电路板上之前以特定数量的介质填充储存库。在此优选地，介质在室温下、即没有例如焊接时的明显的热量输送时以固态形式存在于连接器的储存库中。连接器处的储存库的优点在于，在导体的连接或焊接时不必从外部在连接器处提供介质。因此能够简单地设计工艺流程。
优选地，连接器由不导热的材料构成。如果连接器由不导热的材料构成，则在焊接时的热量输送仅经由第二开口提供给导体和焊盘。由此能够实现连接器处的定向的热量输入。定向的热量输入确保可靠的焊接并且能够基于不会发生的不期望的热扩散而是节省能量的。
上述目的还尤其通过具有至少一个焊盘和连接器的电路板实现，从而使得电路板能够直接与导线的至少一个导体连接。直接的连接不需要接口或插接系统，并且由此具有少的部件并且是节省空间的。在此，连接器基于其类似壳体的框架结构提供对导体与焊盘之间的连接面的保护。
上述问题还尤其通过用于将具有至少一个焊盘的电路板与导线的至少一个导体连接的方法实现，其中，该方法具有以下步骤：将连接器布置在电路板上的预定的位置处，其中，连接器的紧固机构与电路板啮合并且至少一个焊盘布置在连接器的留空部中，将至少一个导体导入到连接器处的第一开口中，其中，导入运动优选地沿着电路板平面定向，以使导入的导体在连接器的内部与焊盘接触，经由连接器处的第二开口引入热量，从而将导入的导体与接触到的焊盘连接。
该方法能够以少的步骤实现至少一个导体与电路板之间的可靠的电连接。不出现长时间后的接触不良。该步骤能够手动或自动化地实施。这能够实现有效率的生产。
优选地，在导入至少一个导体的步骤中，将导入的导体至少部分地压入到焊盘中。将导体至少部分地压入到焊盘中由于焊盘的粘合的特性而增强了导体在连接器中的固定，其中焊盘优选由焊膏形成。因此，导入的导体在其通过焊接或类似的方式持久地紧固在电路板处之前，也在导线处有小的(拉伸)运动时在连接器中保持固定。
优选地，该方法还具有步骤：引入介质，其支持至少一个焊盘与至少一个导入的导体之间的连接，其中，引入优选地经由连接器处的第三开口实现。优选地，在热量输入时优选被动地在第二开口处实现介质的引入。因为经由第二开口输送的热量能够经由留空部从内部也延伸到第三开口，所以介质能够通过热量液化并且能够基于重力而到达留空部中焊盘处和导入的导体处。介质由于其化学特性而支持焊盘与导体之间的连接，从而能够建立可靠的连接。
附图说明
下面参考附图对实施例进行描述。在此示出：
图1是连接器的实施例的立体图；
图2是电路板的实施例的立体图，该电路板具有紧固在其处的连接器和导入到连接器中的导线；
图3是图2的图示的截面图；和
图4是连接器的第二实施例的立体图。
具体实施方式
下面参考附图详细描述实施例。
图1示出了连接器1的第一实施例。连接器1适用于将至少一个导体32直接紧固在电路板20处并且电接触。直接的概念意味着不应用插接或接口系统。连接器1为其应用而紧固在电路板20处。原则上能够实现的是，连接器1不仅在电路板20的上侧22、还在下侧布置。紧固能够手动或自动化/机器地实现。为了紧固，连接器1具有紧固机构2。在图1中，紧固机构2包括两个销钉或插针，其适用于置入到电路板20处的相应的开口或留空部中并且形成持久的连接。在可替换的实施例中，紧固机构2也能够包括仅一个或多个紧固机构2。优选地，紧固机构2能够实现在电路板20上的连接器1的定向布置。紧固机构2能够具有附加的夹紧或止动元件或者设计为形状配合的或蘑菇状的。例如在图1中所示的销钉能够在其自由端具有蘑菇形状。此外，作为上述紧固机构2的附加或替换，连接器1能够通过粘合面紧固在电路板20处的连接器1的第一侧11处。
连接器1形成框架结构形式。连接器1尤其能够利用其留空部10放置到面上或合适的物体上并且在多侧上对面或物体装框。通过装框限制和预定到面或物体的通道。此外，面或物体通过连接器1保护不期望的外部影响。在所示的实施例中，电路板20上的一个焊盘24或多个焊盘24是物体，在连接器1放置到电路板20上之后，由电路板20和连接器1对该物体装框(见图2和图3)。电路板20也能够称为PCB板或印刷电路板。焊盘24是导电的接触面。经由焊盘24能够建立导体32与电路板20上的印刷电路之间的电连接。
利用导体32从外部进入到焊盘24或多个焊盘24能够或者应当经由第一开口4实现。第一开口4是连接器1处的留空部10的一部分。留空部10的一部分通过电路板20限制，从而形成第一开口4。优选地，第一开口4具有基本上对应于导体32的直径D的高度H，其应当导入到连接器1中。该表述基本上包括公差，从而例如除导体32之外也存在焊盘24的位置(见图3)。此外，第一开口4的外边缘能够具有稍高的高度，随后经由至少一个导入辅助装置5减小该高度。在侧边缘处稍高的高度与至少一个优选地构造为导入斜面的导入辅助装置5结合，使得导体32导入到连接器1中变得容易。附加的导入辅助装置5或导入斜面也能够在第一开口4的其它侧边缘处、尤其也在电路板20处形成。
优选地，应当经由连接器1与电路板20连接的至少一个导线30包括具有导体32的单芯导线30。在可替换的实施例中，也能够将多芯导线经由连接器1连接在电路板20处。优选地，导体32包括导线30的线芯、绞合线或者金属线。导体32暴露在导线端部的一部分中，尤其在包括导体绝缘或屏蔽/外导体和电介质的剥皮的预组装之后。连接器1尤其设置为将非常薄的绞合线可靠地与电路板20连接，因为不需要附加的插接系统。优选地，第一开口4的宽度B匹配电路板20上的焊盘24的数量，从而匹配待连接的导体32的最大数量。在一个优选的实施方式中，选择第一开口4的宽度B，使得应当连接到电路板20处的导线30彼此密集地排列布置，而每个导体32在单独的焊盘24上彼此间隔地布置在连接器1中(见图2)。导线30也能够包括同轴导线，其中，外导体屏蔽连接在电路板20的外部。优选地，导线30的剥皮边缘位于电路板20的边缘处或者与该边缘对齐。
优选地，至少一个焊盘24包括焊膏或类似物。在导体32导入到连接器1中时，导体32直接与焊盘24接触。导体32尤其在导入时至少部分地压入到焊盘24中。通过焊盘24的膏状的物质使得导入的导体32通过摩擦或黏着力保持在焊盘24处。导入的导体32通过焊盘24预固定在连接器1处。优选地，在连接器1布置在电路板20上之前施加至少一个焊盘24。至少一个焊盘24的数量或布置通过电路板20的预设路径给定。至少一个焊盘24尤其能够是预处理或表面处理的，并且由此提供用于焊盘24和导体32的焊接的储存库。优选地，在导体32引入到连接器1中之后，导体32尽可能平行于电路板20位于对此设置的相关的焊盘24的中间。
为了使得导体32持久地与电路板20连接并且建立电连接，导体32优选地焊接在焊盘24处。优选地，为了焊接，导体32是预处理或表面处理的，例如镀锡。此外，为了焊接而经由第二开口6将热量引入到连接器1中。第二开口6设计为基本上经过第一开口4的宽度B，从而能够将热量对准各个导体32或大面积地引入到所有导入的导体32处。热量能够直接或间接、例如经由振动(如激光或红外波)输送。如果连接器1由不导热的材料制成，则第二开口6形成能够将用于焊接导体32的热量引入到连接器1中的唯一位置。尤其在多行连接中，连接器1能够由导热材料制成，以便大面积地传送热量并且产生可靠的连接。
此外，能够经由第三开口8输送介质给连接器1。介质能够支持焊接和/或补充焊盘24和/或导体32的预处理。第三开口8尤其能够包括焊料库，在其中能够存储介质。焊料库能够是第三开口8自身或者单独的存储器。在一个优选的实施例中，介质在焊接之前以固态形式存在于第三开口8中。在焊接时，介质由于连接器1中出现的热量而液化并且逐渐在连接器1中移动到焊接位置。
图4示出了连接器100的第二实施例。连接器100的第二实施例尤其包括用于定向或定向导入至少一个导体32到连接器100中的定向机构110。优选地，定向机构110包括半拱形112或具有开放的弯曲/弯折的轮廓的板条。通过半拱形112或轮廓能够将每个导体32布置在特定位置并且在连接器100中相互均匀地间隔开。优选地，定向机构110与连接器100集成地设计。在一个可替换的实施例中，定向机构110能够作为单独的部件紧固在连接器100处。优选地，半拱形112的数量对应于电路板20上连接器100中的焊盘24的数量。
优选地，连接器1由不导电的材料、尤其是塑料构成。
附图标记列表
1 连接器
2 紧固机构
4 第一开口
5 导入辅助装置
6 第二开口
8 第三开口
10 留空部
11 第一侧
12 第二侧
13 第三侧
20 电路板
22 上侧
24 焊盘
30 导线
32 导体
100 连接器
110 定向机构
112 半拱形
B 宽度
D 直径
H 高度
X，Y，Z 轴方向。

Claims (15)

1.一种用于将电路板(20)与导线(30)的至少一个导体(32)连接的连接器(1、100)，所述电路板具有至少一个焊盘(24)，所述连接器具有：
a)紧固机构(2)，借助于所述紧固机构能将所述连接器(1、100)紧固在所述电路板(20)处；
b)留空部(10)，所述留空部构造在所述连接器(1、100)的第一侧(11)处，并且所述留空部至少延伸经过横向于所述第一侧(11)地布置的第二侧(12)，其中，在所述连接器(1、100)装在所述电路板(20)上的安装状态中，至少一个所述焊盘(24)在所述第一侧(11)上能布置在所述留空部(10)中，并且所述留空部(10)在所述第二侧(12)上形成第一开口(4)，至少一个所述导体(32)能导入到所述第一开口中；和
c)第二开口(6)，所述第二开口构造在与所述第一侧(11)相对置的第三侧(13)处，其中，经由所述第二开口(6)能够提供用于将至少一个所述导体(32)与至少一个所述焊盘(24)连接的热量。
2.根据权利要求1所述的连接器，其中，所述连接器(1，100)设置用于将多个所述导体(32)与相应的多个所述焊盘(24)并列地连接，其中，所述第一开口(4)尤其具有适合将多个所述导体(32)并列地容纳的宽度(B)。
3.根据权利要求1或2所述的连接器，其中，在所述安装状态中，所述第一开口(4)的至少一侧由所述电路板(20)形成。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的连接器，其中，所述紧固机构(2)包括插针或销钉，所述插针或销钉能置入到所述电路板(20)处的相应的开口中。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的连接器，其中，所述连接器(1、100)在所述第一侧(11)处具有粘合面。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的连接器，其中，在所述安装状态中，所述第一开口(4)的高度(H)对应于至少一个所述导体(32)的直径(D)。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的连接器，其中，所述第一开口(4)具有至少一个导入辅助装置(5)。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的连接器，其中，所述第一开口(4)具有至少一个定向机构(110)。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的连接器，还具有第三开口(8)，所述第三开口构造在所述第三侧(13)处，其中，经由所述第三开口(8)能够将介质输送到至少一个所述导体(32)处和至少一个所述焊盘(24)处。
10.根据权利要求9所述的连接器，其中，所述第三开口(8)具有或形成用于所述介质的储存库。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的连接器，其中，所述连接器(1、
100)由不导热的材料构成。
12.一种电路板(20)，所述电路板具有根据权利要求1至11中任一项所述的连接器(1、100)和至少一个焊盘(24)，从而使得所述电路板(20)能够直接与导线(30)的至少一个导体(32)连接。
13.一种用于将电路板(20)与导线(30)的至少一个导体(32)连接的方法，所述电路板具有至少一个焊盘(24)，其中，所述方法具有以下步骤：
a)将连接器(1、100)、尤其是根据权利要求1至11中任一项所述的连接器(1、100)布置在所述电路板(20)上的预定的位置处，其中，所述连接器(1、100)的紧固机构(2)与所述电路板(20)啮合，并且至少一个所述焊盘(24)布置在所述连接器(1、100)的留空部(10)中；
b)将至少一个所述导体(32)导入到所述连接器(1、100)处的第一开口(4)中，其中，导入运动优选地沿着电路板平面(X-Y)定向，以使导入的导体(32)在所述连接器(1、100)的内部与焊盘(24)接触；
c)经由所述连接器(1、100)处的第二开口(6)引入热量，从而将导入的导体(32)与接触到的焊盘(24)连接。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，在导入至少一个所述导体(32)的步骤中，将导入的所述导体(32)至少部分地压入到所述焊盘(24)中。
15.根据权利要求13或14所述的方法，还具有以下步骤：引入介质，所述介质支持至少一个所述焊盘(24)与至少一个导入的所述导体(32)之间的连接，其中，所述引入优选地经由所述连接器(1、100)处的第三开口(8)实现。
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