CN115989617A - 电接触装置以及电路板装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在电路板或类似组件上进行电接触的电接触装置，所述电接触装置包括：具有开口(3a)的装配环(3)，其中所述装配环(3)被设立用于固定在所述电路板(11)上；以及压入销(2)，所述压入销具有第一区(21)和第二区(22)，其中所述第一区(21)具有比所述第二区(22)大的机械柔性，其中所述第一区(21)被设立用于与另一个电子构件相连接，并且其中所述第二区(22)借助于第一压配合(4)被接合到所述装配环(3)的开口(3a)中。

Description

电接触装置以及电路板装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种用于对电路板装置的元件或类似元件进行电接触的电接触装置以及一种具有这样的电接触装置的电路板装置及其制造方法。
背景技术
电接触装置例如属于冷接触技术的类别，其中进行不可松开的、力锁合和形状锁合的电接触。在此，电接触仅仅通过接合配对件的挤压或夹紧来建立。这样的压入连接部在例如用于车辆等的控制设备的电路板中使用。在此，产生大量的从单插销到具有数百个电触头的大的插头板条的变型方案。尤其是在大量的待压入的销的情况下，对销的精度和电路板的精度以及在压入过程期间的定位的要求提高。另外的一连串问题由于更多地使用所谓的IMS电路板(绝缘金属基底(Insulated Metal Substrate))而产生，在所述IMS电路板中使用由导电材料构成的基础区域和被施加在其上面的绝缘层。由于技术要求，在此无法借助于压入销来制造贯通接触部。为了建立IMS功率电子装置与其它电路板或电子元件之间的连接，使用不同的连接方案例如借助于电缆或借助于SMD压配合销(Pressfitpins)。在此，电缆解决方案总是需要耗费的接触过程或昂贵的且占据大的结构空间的插头。此外，由DE 102008007310B4已知一种SMD压配合销，该SMD压配合销在钎焊的期间借助于模板来保持位置。然而，模板的输送和移除会中断SMD制造过程并且由此导致提高的制造成本和过程时间。
发明内容
相对于此，所述具有权利要求1的特征的按本发明的用于在电路板或类似组件上进行电接触的电接触装置具有以下优点，即：找到了一种成本非常低廉且可靠的电接触解决方案。尤其所述电接触在此能够被集成在SMD制造中，而无需特殊过程或耗费大且耗时的制造步骤。在此，所述按本发明的电接触装置仅仅需要最小的结构空间并且此外能够尤其是在电触头的位置和数量方面实现所述接触的自由设计。在此，所述电接触装置也能够灵活地与电路板或类似组件制造期间的极为不同的要求相匹配。此外，本发明由于简单且精确的接合方法而能够实现公差链的减少。在此，所述接合方法能够在环境温度下执行。由此，对于电接触的简单的过程导向和监控也是可能的。这根据本发明通过以下方式来实现，即：所述电接触装置具有带有开口的装配环以及压入销。所述装配环被设立用于固定在电路板或类似组件上。在此，所述装配环能够作为SMD构件被纳入到SMD制造过程中。所述压入销具有第一区和第二区。在此，所述第一区具有比所述第二区大的机械柔性。因此，所述压入销包括柔性的第一区和刚性的第二区。所述柔性的第一区在此被设立用于固定在另一电子构件、例如第二电路板上。所述比较硬性的第二区则借助于第一压配合被接合到装配销的开口中。
根据本发明，电路板是指电路支座、例如由FR4材料构成的PCB(印刷电路板(Printed Circuit Board))或者由陶瓷基底(LTCC(低温共烧陶瓷(Low TemperatureCofired Ceramics)))、DBC(直接键合铜(Direct Bonded Copper))以及其他FR材料构成的电路载体。
因此，所述电接触装置能够在第一步骤中通过装配环在电路板、尤其是IMS电路板上的固定并且在随后的将压入销接合到装配环的开口中的步骤中来提供。然后在另一个接合步骤中，能够通过将压入销在较柔性的第一区上与第二电路板接合起来这种方式继续进行所述第一电路板和所述第二电路板之间的电连接。
所述装配环例如能够容易地作为冲压构件来制造，所述冲压构件具有用于第一挤压连接部的中心开口。所述装配环可能地能够借助于电镀方法来涂覆。然后所述装配环的固定能够被集成到标准化的SMD制造中。所述装配环能够借助于不同的接合方法、例如借助于钎焊方法被接合到表面上。在固定所述装配环之后，然后所述压入销能够借助于第一挤压连接部被接合到装配环的开口中。由此能够确保所述电接触装置在电路板上的非常精确的定位。
从属权利要求说明了本发明的优选的改进方案。
所述包括第一区和第二区的压入销优选由一种材料一体地构成。优选所述压入销由具有0.4至0.8mm的厚度的线材或带材来制成。
所述压入销的较柔性的第一区优选通过所述压入销的基础材料的几何成形来制造。由此，所述第一区是几何成形区域，其例如能够是椭圆形的圈环或环等等。
优选所述不如压入销的第一区有柔性的第二区是实心材料区域、例如压入销的初始材料的柱形区域。
此外优选所述压入销包括压入辅助机构。所述压入辅助机构优选布置在压入销的具有较小柔性的第二区上。特别优选的是，所述压入辅助机构是环绕的环形法兰。所述压入辅助机构优选例如借助于钎焊或熔焊被固定在较刚性的第二区上。作为替代方案，所述压入辅助机构和第二区由唯一的材料制成。
此外优选所述柔性的第一区被设立用于与另一电子构件进行第二压配合。由此，所述电接触装置的压入销具有两个挤压连接区域。
此外，本发明涉及一种电路板装置，所述电路板装置包括至少一个第一电路板，所述第一电路板具有由导电材料构成的基础区域和处于所述基础区域上的由不导电的材料构成的绝缘层，并且包括按本发明的电接触装置。所述电路板优选是IMS电路板并且进一步优选是借助于SMD制造来制造的电路板。
由此，能够将所述装配环作为待装备的SMD构件集成到SMD制造流程中并且将所述装配环的固定集成在常见的SMD方法之内。
所述电路板装置优选包括多个按本发明的电接触装置。
此外优选在所述装配环与所述电路板装置的电路板之间构造了钎焊连接部。特别优选的是，所述钎焊连接是回流钎焊连接。由此，能够容易地并且成本低廉地执行将所述装配环安装到电路板的绝缘层的表面上的过程。
根据本发明的一种特别优选的设计方案，所述电路板装置还包括第二电路板或类似组件，其中所述压入销的柔性的第一区借助于第二挤压连接部与第二电路板相连接。取代电路板，借助于所述按本发明的电接触装置当然也能够进行其他结构元件的电接触。
所述第一电路板优选是IMS电路板并且优选仅仅在金属基底或类似组件的一侧上具有电绝缘的绝缘层。
所述绝缘层优选由难燃的复合材料制成并且尤其是FR4层。
因此，在所述按本发明的电路板装置中，通过所述具有第一区和第二区的电接触装置也能够快速地且成本低廉地实现多个插塞连接部。
所述电路板装置优选在车辆的控制设备中使用。
此外，本发明涉及一种用于制造电路板装置的方法，所述电路板装置具有由被绝缘的金属基底构成的第一电路板、尤其是IMS电路板和第二电路板等等，所述方法包括以下步骤：
-提供第一电路板，
-实施SMD制造(表面安装设备(surface mount device)制造)，用以在所述SMD过程内固定至少一个SMD构件和按本发明的电接触装置的至少一个装配环，
-将所述电接触装置的压入销压入到被固定在第一电路板上的装配环中，从而在所述压入销与所述装配环之间构造了第一挤压连接部，并且
-将第二电路板或类似组件压入到所述第一电路板上的至少一个压入销上，以便在所述压入销与所述第二电路板之间建立第二挤压连接部。
由此，通过所述按本发明的方法而可能的是，在SMD制造内进行电接触装置的固定。由此，所述电接触装置的装配环是SMD构件，使得所述装配能够实现简单的过程导向和监控。在此，所述装配环例如能够作为散装货物通过相应的输送机构、例如自动装配机被输送到电路板上并且尤其借助于钎焊被固定在所述电路板上。
附图说明
下面参照附图详细描述本发明的一种优选的实施例。附图中：
图1示出了按照本发明的一种优选的实施例的电接触装置的压入销的示意性的侧视图，
图2示出了所述电接触装置的装配环的俯视图，
图3示出了整个电接触装置的示意性的剖视图，并且
图4示出了电路板装置的示意性的剖视图，所述电路板装置具有多个按照图1至3的电接触装置。
具体实施方式
接下来参照图1至4来详细描述一种电接触装置1和一种电路板装置10以及一种用于制造按照本发明的一种优选的实施例的电路板装置的方法。
图1至3示出了按照本发明的电接触装置1。所述电接触装置在此包括两个主要构件、即装配环3(图2)以及压入销2，所述压入销详细地由图1可见。图3示出了所述装配环3与压入销2的组装状态。
所述装配环3是由导电材料、优选金属构成的闭合环。在此，所述装配环3具有内部开口3a。所述内部开口3a被设立用于接纳压入销2。
所述压入销2包括第一区21和第二区22。所述第一区21具有比所述第二区22大的机械柔性。因此，所述第二区22是压入销的较硬的区。所述第二区22在此基本上是柱形的实心材料销。
在本实施例中，所述第一区21是由比如柱形销的初始形状来几何成形的区域，该区域被构造为椭圆形的圈环。在此，原料能够在该原料的自由端部上被成形为第一区21的在几何形状上被成形为闭合圈环的区域，并且随后所述原料能够根据压入销的所期望的长度被定尺寸剪切。由此产生所述第二区22，所述第二区能够是未经处理的原料、例如线材。
此外，所述压入销2包括压入凸肩20，该压入凸肩在本实施例中是环绕闭合的环，该环被固定到压入销2的更硬的第二区22上。这例如能够借助于钎焊连接或熔焊连接来进行。
图1由侧视图示出了制造完毕的压入销2，其具有第一区21、棒形的更硬的第二区22和压入凸肩20。
应该说明，所述第一区21也能够通过将由其它材料构成的圈环或环紧固在提供压入销2的第二区22的棒形材料上这种方式来制造。
图3示出了装配状态，其中所述压入销2被压入到装配环3的开口3a中。由此，在所述装配环3与所述压入销2之间在该压入销2的第二自由端部的区域中得到第一挤压连接部4。
图4示出了所述具有多个电接触装置1的电路板装置10。所述电路板装置10包括第一电路板11和以一定间距布置在该第一电路板11的上方的第二电路板12。所述电路板装置10还包括多个电接触装置1。借助于图4也解释按本发明的方法。
如由图4可见，所述第一电路板11是IMS电路板，其具有金属体11a和由FR4材料构成的绝缘层11b。在所述FR4材料上能够借助于SMD技术来固定多个电子构件14。图4示意性地示出了被固定在绝缘层11b上的SMD构件14。所述电接触装置1的装配环3在此同样被设置为SMD构件并且借助于钎焊连接部6被固定到绝缘层11b的表面上。由此能够将所述装配环3的固定集成到本来存在的SMD制造过程中。由此，能够非常成本低廉地并且在最短的时间内执行所述第一电路板11的制造。
为了完成所述电接触装置，现在将所述压入销2压入到被固定在绝缘层11b的表面上的装配环3中，从而在装配环3与压入销2之间构成所述第一挤压连接部4。这借助于未示出的压入工具来实现，该压入工具作用到所述压入销20的压入凸肩20上。
在此，所述压入销1能够单个地被压入到相应的装配环3中或者多个压入销2并行地被压入到相应的装配环3中。
然后，在最后的步骤中，将所述第二电路板12压入到从第一电路板11的表面上突出的压入销2上。为此，将所述第一区21导入到第二电路板12的贯通孔13中，使得第二挤压连接部5分别被构造在压入销2的第一区21与第二电路板12之间。
所述第二电路板12具有由FR4材料构成的绝缘支座12a和处于绝缘支座12a的表面上的电线12b。
由此，根据本发明，在一个步骤中能够实现在所述第一电路板11与所述第二电路板12之间的多个电接触部。在此，所述压入销2优选全部相同地构成。
由此，电路板装置10能够在保持常见的SMD制造过程的前提下在没有特殊过程的情况下来实现。在此，尤其能够在位置和数量方面实现电接触的自由设计。也能够实现与不同要求的快速匹配或者将制造快速地转换到其它的电路板装置上。在此，接合步骤能够在没有对电路板11、12热处理的情况下执行。由此也实现简单的过程导向和监控。

Claims (12)

1.一种用于在电路板或类似组件上进行电接触的电接触装置，所述电接触装置包括：
-具有开口(3a)的装配环(3)，其中所述装配环(3)被设立用于固定在所述电路板(11)上，以及
-压入销(2)，所述压入销具有第一区(21)和第二区(22)，其中所述第一区(21)具有比所述第二区(22)大的机械柔性，
-其中所述第一区(21)被设立用于与另一个电子构件相连接，并且
-其中所述第二区(22)借助于第一压配合(4)被接合到所述装配环(3)的开口(3a)中。
2.根据权利要求1所述的电接触装置，其中所述压入销(2)由一种材料一体地制成。
3.根据前述权利要求中任一项所述的电接触装置，其中所述压入销(2)的第一区(21)是几何成形的区域、尤其是椭圆形的套筒或环。
4.根据前述权利要求中任一项所述的电接触装置，其中所述第二区由尤其柱形的实心材料制成。
5.根据前述权利要求中任一项所述的电接触装置，此外包括压入辅助机构(20)，所述压入辅助机构布置在所述第二区(22)上，其中所述压入辅助机构尤其是所述第二区(22)上的环绕的环形法兰。
6.根据前述权利要求中任一项所述的电接触装置，其中所述第一区(21)被设立用于与另一个电子构件进行第二压配合(5)。
7.一种电路板装置，包括：
-第一电路板(11)，所述第一电路板具有由导电材料构成的基础区域(11a)和布置在所述基础区域(11a)上的由不导电的材料构成的绝缘层(11b)，以及
-根据前述权利要求中任一项所述的电接触装置(1)，
-其中所述电接触装置(1)的装配环(3)被固定在所述绝缘层(11b)上。
8.根据权利要求7所述的电路板装置，其中在所述第一电路板(11)与所述装配环(3)之间构造了钎焊连接部或熔焊连接部。
9.根据权利要求7或8所述的电路板装置，此外包括第二电路板(12)或类似组件，其中在所述第二电路板(12)与所述压入销(2)的第一区(21)之间构造了第二挤压连接部(5)。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的电路板装置，其中所述第一电路板(11)由被绝缘的金属基底制成并且尤其是IMS电路板。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的电路板装置，其中在所述基础区域(11a)的一侧上制造了由难燃的复合材料、尤其是FR4构成的绝缘层(11b)。
12.一种用于制造电路板装置(10)的方法，所述电路板装置具有由被绝缘的金属基底构成的第一电路板(11)、尤其是IMS电路板以及第二电路板(12)，所述方法包括以下步骤：
-提供所述第一电路板(11)，
-实施SMD过程，用以在所述SMD过程之内固定至少一个SMD构件(14)和电接触装置(1)的至少一个装配环(3)，
-将压入销(2)压入到被固定在所述第一电路板(11)上的装配环(3)中，从而在所述压入销(2)与所述装配环(3)之间构成第一挤压连接部(4)，其中所述压入销(2)具有第一区(21)和第二区(22)，其中所述第一区(21)比所述第二区(22)更具柔性，并且所述第二区(22)被构造在所述第一挤压连接部(4)上，并且
-在所述压入销(2)的第一区(21)上将所述第二电路板(12)压入到所述至少一个压入销(2)上，以便在所述压入销(2)与所述第二电路板(12)之间建立第二挤压连接部(5)。
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