CN1722539B - 抗疲劳电接线装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及抗疲劳的电接线装置和制作该电接线装置的方法。将一条导线或其它引线以这样的方式连接至一个电路，该方式为使该接线装置更能抵抗由如引线相对于电路的移动或旋转那样的机械应力。在本发明中，在引线周围和连接至电路的接线点附近设置一种材料，致使在接线点附近产生一个降低了挠性或刚度渐变的区域。在某些实施方案中，引线可以绕成线圈或使被成形为提供附加的抵抗机械应力的能力。

Description

抗疲劳电接线装置
技术领域
本发明涉及一种抗疲劳或疲损的接线装置和一种制作该接线装置的方法。更具体地说，本发明以这样的方式提供了一种在引线和电路之间的接线装置，该方式为使得该接线装置更能抵抗由如引线相对于电路的移动或旋转那样的机械应力而引起的疲劳失效。在本发明中，在引线和连接至电路的接线点附近设置一种材料，致使在接线点附近产生一个降低了挠性或刚度渐变的区域。在某些实施方案中，引线还可以被卷绕或者成型，以提供用于不失效地适应机械应力。
背景技术
在很多种环境中都要用到电路，这些环境能呈现特定的物理、化学和电学因素，此电路必须或者被保护起来或者被设计为能承受这些环境因素。本发明主要涉及如导致失效的机械应力那样的物理因素，该物理因素由于物理断裂或是电路的一个特定部分变得脆弱而依次能引起电路失效。这样失效的典型位置是位于或靠近导线、引线、或其它导体连接到电路的接线点处。在导线及其连接至的电路可以彼此相对地移动或旋转的情况下，导线在连接至电路的接线点处或其附近可能会产生机械应力集中和/或失效。例如，如重复弯折或扭转的机械应力能导致导线变得脆弱，直至导致断裂。
图1和2提供了所述的问题的例子。在图1中，引线20通过一条焊接的接头24连接至印刷电路板22。由于引线20被扭转(如箭头A所示)、重复弯折(如箭头B和C所示)，或被拉伸或压缩，(箭头D)，在接线点24或其附近会产生应力集中。随着时间累积，由于引线处于产生这样的应力集中的重复机械循环之下，由于重复变形或周期性的移动，会最终导致引线20变脆弱。结果，引线20在接头26的点或其附近将会产生疲劳失效(或断裂)。类似地，在图2中，引线20通过一个物理接头28连接至印刷电路板22，该物理接头通过在卷曲面30和32之间物理挤压或箍缩引线20来保证引线20的连接。在此，又是由于引线20受到如箭头A、B、C和D所示的多种力，导致在接线点34或其附近产生重复变形，引线20可能变得脆弱并且最终断裂。因此期望有一种更能抵抗各种力而又不易于产生疲劳失效的接线装置。
发明内容
将在下面的描述中部分地介绍本发明的各个特征和优点，或从该描述来看这些方面是很明显的。
本发明提供一种接线装置和一种产生这种接线装置的方法，其抵抗当导线或引线被扭转或被绕着其连接到电路的接头重复弯折时产生的机械应力。一般地说，对于本发明，提供一种在连接至电路的接线点的附近围绕引线的材料，致使在接线点附近产生降低了挠性或刚度渐变的区域。选择该材料并将其与引线一起配置为致使其至少部分地分散由引线相对于基底或其它面移动或扭转而产生的机械应力，该基底或其它面承载引线连接至的电路。经由在连接至电路的位置提供一个刚度渐变/降低了挠性的区域，通过在引线的端部更加分散应力和将应力分散进周围的材料，使引线在连接至电路的接线点处的应力集中最小化(或甚至避免)。同样，实现了一个抵抗某些机械应力的更强的连接。在某些实施方案中，也可以将引线绕成线圈或另外使其形状为提供一个附加的吸收和分散机械力的能力。可以使用多种材料来产生绕引线的刚度渐变，并且在此提供了一些例示性实施方案。在此为了解释本发明和并不限制本发明，总结了选定的、包括了本发明的优选实施方案的例示性实施方案和方法。
在本发明的一个例示性方法中，提供一个用于产生抵抗疲劳的电接线装置的处理过程，其中将一个具有至少一端的导体配置为连接至一个电路。最接近该端的导电导体的预定长度位于一个分散器中。将该分散器配置为用于在该导电导体的预定长度上分散应力。将该分散器附着在一个类似例如印刷电路板的支撑面，该支撑面相对于电路是固定的。该分散器能以各种方式，包括粘结、结合或机械连接来附着。导电导体的端部连接至电路。这样的连接可以包括焊接或如箍住的机械连接。尽管不需要如此，优选地沿着定位在分散器中的导体的预定长度将导电导线粘结到分散器上。分散器由一种能沿着导体的预定长度分散应力的材料构成，优选为一种弹性材料。尽管可以使用多种弹性材料，然而一些例子包括橡胶或其它的弹性材料。为了进一步增强电路的抗应力能力，该导体可以由一种绕成线圈或另外以一种有助于分散应力的方式来成形的导线构成。当在有必要的情况下，该导体可以被覆盖一层绝缘材料，以防止穿过分散器导电。
在本发明的另一个例示性方法中，提供了一个用于组装抗疲劳的电接线装置的处理过程。该处理过程包括提供一种能分散机械力的弹性材料。将最接近于其端部的一端，称为第一端的导电导体的一部分定位在弹性材料中。将弹性材料附着在一个可以是印刷电路板或其它物的支撑体上。导电导体的第一端以一种将第一端的位置相对于支撑体固定的方式连接到电路上。同样，弹性材料为导电导体提供了一个转换区，其中导电导体的挠性沿着从导体进入到弹性材料的点朝向到第一端连接到电路的接线点的方向上降低。
本发明还提供抵抗应力的接线装置的多个实施方案。在本发明的一个例示性实施方案中，为电路提供一个耐用的接头，其包括一个支撑电路的至少一部分的基底。包括一个导体，该导体具有至少一个附着到电路上的连接端。将一种弹性材料定位于紧挨着该连接端，该弹性材料围绕导体的预定部分。将弹性材料附着在基底上，该弹性材料被配置为用于在从所述导体朝向所述电路的移动方向上，逐渐限制所述导体的所述端的移动性。
在另一个例示性实施方案中，本发明提供一种连接至电路的抗疲劳接头，其包括一种用于分散应力的材料。提供的导线具有第一端，靠近第一端的导体的一部分被埋入在用于分散应力的材料中。该实施方案包括一个与电路电通信的线接头，该线接头围住分散应力的材料的至少一部分，并且在所述导线的靠近所述第一端处与该导线物理地接触、并对其形成约束，从而提供电接线装置。将用于分散应力的材料附着在一个基本上不相对于电路移动的支撑面上。将用于分散应力的材料配置为在最接近于第一端的位置处提供一个绕导线刚度渐变的区域。
参考下面的描述和所附的权利要求将更好地理解本发明的这些和其它特征、方面及优点。
附图说明
参照附图在说明书中介绍了本发明的主题的全部和有效的公开，其包括对本领域普通技术人员教导的其最好模式，其中：
图1示出接线装置的一个例子，其中将一个引线焊接到一个印刷电路板上；
图2示出电连接的一个例子，其中一个引线机械式地连接至一个印刷电路板；
图3示出本发明的一个例示性实施方案；
图4示出根据本发明的一个例示性方法；
图5示出本发明的另一个例示性实施方案。
在本发明的全文以及附图中所重复使用的附图标记用于表示本发明的相同或类似的特征或元件。
具体实施方式
下面将详细说明本发明的各实施方案，在图中示出其中的一个或多个例子。本发明提供的每个例子均是用于对本发明做出解释，而并不是用于对本发明进行限制。例如，可以使用说明或描述为一个实施方案的一部分的特征可以与其它实施方案结合来从而获得一个第三实施方案。本发明理应覆盖这些和其它修正与变化。
图3A到3C提供了根据本发明的接线装置10的三个例示性实施方案。示出的印刷电路板36可以在任何的电子设备中见到。对于这个特定例子，将一条导线或其它电引线38连接至板36上的一个部件40。对于本发明可以使用很多的接头，图2示出引线38和板36的部件40之间的焊接接头42。印刷电路板36用于解释这个特定例示性实施方案；本发明并不局限于仅在电路板中使用。
靠近接头42的是一个分散器44，其附着在板36上。引线38被埋在分散器44中，从而沿着引线38穿过分散器44的长度产生了一个转换区45(图1)、45’(图2)和45”(图3)。更具体地说，沿着转换区45、45’或45”，引线38的可移动性或挠性沿着从入口点(在此引线38进入了分散器42)到接线点48(在此引线进入了焊接接头42)的方向而降低。换言之，引线沿着从入口点46到接线点48的方向穿过转换区45增加了刚度。通过沿着转换区45逐步降低引线的可移动性，在引线38中的应力就在贯穿其在转换区45中的长度上分布，应力不再集中在一个特定的位置，如接线点48处。结果，降低或消除了引线38在接线点48处或其附近的局部疲劳，并且也降低或消除了在点48处使连接断裂或变脆弱的可能性。
通过为分散器45选择材料可以部分地实现用于降低引线38的挠性的转换区45、45’或45”。优选，分散器45由弹性材料构成，无论引线38何时受到参照图1和2描述的力，该弹性材料能降低所引起的引线38上的局部疲劳。仅以例子来说，这样的弹性材料可以是橡胶或其它具有合适特性的弹性材料。采用在此公开的教导，本领域普通技术人员能理解为对于分散器44可以使用多种材料。
通过引线38所用的几何尺寸或形状可以进一步增强抗应力能力。对于在图3中所示的例示性实施方案，引线38示出为一条绕成线圈的导电导体或导线。通过给引线提供一连串的线圈52，进一步增加了接头10抵抗施加到引线38的非埋入部分50的机械力的能力。具体为，线圈52能收缩、伸展或旋转，致使进一步减小了在一个给定点的应力集中。尽管示出为螺旋状，为了改进抵抗应力的能力，引线38也可以具有其它形状，如正弦线型。另外，引线38可以由一种增加接头10的弹力的材料构成。仅为了示例，申请人已经发现导电的聚合复合物、钢、弹簧钢和覆盖有黄铜的弹簧钢，均能用作能导电也有挠性的引线38。然而，对于本领域普通技术人员来说，使用在此公开的教导，可以利用多种其它的材料和形状。另外，在用于分散器44的材料能导电或另外地消极影响引线38的导电性的情况下，可以围绕引线38设置一层不导电的涂层。仅为了示例，通过采用带有少许或没有碳黑的不导电橡胶能提供这样的涂层。
再次参照图3A到3C的例示性实施方案，通过将引线38物理地附着或粘结到分散器44上能进一步增强抵抗机械应力的能力。如此，增强了分散器44分散应力的能力，因为分散器44有效地限制了引线38相对于板36的移动。能使用多种技术来进行该附着。例如，首先能给引线38提供一层不导电橡胶涂层，利用一个硬化步骤能将该橡胶粘结到引线38的材料和分散器44的材料上。在另外的例子中，可以使用粘结剂来附着。
如图3A至3C所示，为了增加抵抗机械应力的能力，引线38结合到分散器的相对长度可以也改变。例如，如与图3A相比，图3B中的转换区45’较长，致使更多的引线38及其线圈52被包含在分散器44中。同样，转换区45’提供了增加的长度，在该增加的长度上，由作用在引线38上的力而产生的应力可以被分散开。如图3C所示，也可以增加附加的长度而产生转换区45”，其中分散器44的一部分没有附着在板36上。这样的配置也提供了附加的长度，在该附加长度上分散了机械力并降低了应力，同时也增加了在转换区45”上的附加挠性。
本发明也包括制造一种抗应力的接线装置的方法。图4示出用于制造本发明的一个例示性实施方案的若干步骤。从图4示出的顶部开始，在需要时，在引线38上覆盖一层例如不导电橡胶复合物的不导电涂层54。例如，可期望提供在引线38上提供一层涂层而防止电流减小。
另外，如前所述，可以将引线38附着或粘结到分散器44上以增加分散器44的分散效率。同样，可以从粘结到分散器44的多种材料中选择涂层54或可以将一层附加胶粘涂层施加到引线38或涂层54上。可以使用多种技术来实现覆盖引线38的步骤。为了示例，可以将引线38浸入涂层54或对其用涂层54喷涂。
接下来，将已被涂层的引线38埋入在弹性或吸收能量的材料中以产生分散器44。用于此埋入过程的示例性技术包括在引线的周围模制分散器44的材料。另一选择为，可以将已被涂层的引线38浸入到形成分散器44的弹性材料中，直到得到所期望的厚度。如本领域普通技术人员所理解的那样，利用在此公开的教导，可以采用多种其它技术。
在引线38上使用涂层54以将其粘结到分散器54的情况下，可以使用一个附加的步骤来产生粘结效果。例如，根据涂层54的化学特性，可以有必要将涂层54粘结到分散器54的材料上。同样，可以对埋入的引线38和分散器44的合成物进行加热和/或加压，以将它们粘结在一起。另一选择为，可以将涂层54选择为，致使当在分散器44中埋入引线38时该涂层54自动粘结到分散器44上。
然后将带有埋入的引线38的分散器44附着在印刷电路板36或某些相对于接头42不能相对移动的表面。该步骤可以利用机械的方式实现，或可以使用一种粘结剂将分散器44粘到板36上。另一选择为，根据分散器44和板36所用的材料，可以使用一个加热和/或加压的硬化步骤来实施该附着过程。本领域普通技术人员可以理解为，使用在此公开的教导，可以使用多种技术来将分散器44粘结到板36上。
将引线38电连接至板36。对于图4的例示性实施方案，该连接为焊接接头42。然而，可以使用多种其它的方法来提供该电连接。仅为了示例，可以提供多种机械接头，该机械接头能提供将引线38连接到板36上、接下来连接到分散器44的引线38的安全接线装置。
图5示出接线装置110的另一个例示性实施方案。在此，引线138经由机械连接而连接至印刷电路板136。更具体而言，使用一对卷边夹156和158箍住引线138以产生一个电与物理连接。本领域普通技术人员可以理解，使用在此公开的教导，对于本发明可以使用多种配置来机械式地连接引线138。
如在图5中所示，引线138被埋入在一种用作一个分散器144的材料中，该分散器144将机械力施加到引线138的未埋入部分150。引线138在点146进入到分散器144中，并且在点148被物理地限制并被电连接。另外，分散器144相对于板136不可移动。结果，引线138的挠性从点146到点148逐渐降低。因为引线138要承受机械力和/或移动，所以分散器144的功能为用来分散在连接点148处所具有的那些力的效力，并且因此其功能为减小在另外的布置中可能发生的应力集中。如对于图3的例示性实施方案中所示，可以将一连串的线圈152或其它特征提供给引线138，从而增强接头110抵抗机械应力的能力。利用在此公开的教导，本领域普通技术人员可以理解，可以使用不具有线圈152的本发明的其它实施方案，同时仍可实现本发明的减小应力的优点。
如前面所讨论的那样，可以给引线138提供一层不导电的涂层，以防止穿过分散器144的电流损失。另外，可以将引线138的表面附着到分散器144上，以更有效地贯穿引线138分散应力。通过施加涂层可以实现分散器144到板136的连接和引线138到分散器144的连接，该涂层接下来如前面所讨论的那样被硬化。
利用在此公开的教导，本领域普通技术人员将理解，存在有本发明的其它实施方案，这些其它实施方案落在所附的权利要求的范围之内。实际上，本领域普通技术人员应当理解，如在此所描述的那样，对于接头和方法可以做出并不脱离权利要求的范围和主旨的调整和变化。本发明理应包括这些来自于所附的权利要求和其等价物的范围之内的调整和变化。

Claims (26)

1.一种制造抗疲劳的电接线装置的方法，其包括以下步骤：
提供导电导体，该导电导体的至少一端配置为用于连接至电路；
将所述导电导体最接近于所述至少一端的一段预定长度定位在一个分散器中，所述分散器配置为用于在所述导电导体的所述预定长度上分散应力；
将所述分散器附着在一个相对于所述电路固定的支撑面上；及
将所述导电导体的所述至少一端连接到所述电路上。
2.如权利要求1中所述的制造抗疲劳的电接线装置的方法，还包括沿着所述预定长度将所述导电导体粘结到所述分散器的步骤。
3.如权利要求1中所述的制造抗疲劳的电接线装置的方法，其中所述分散器包括弹性材料。
4.如权利要求3中所述的制造抗疲劳的电接线装置的方法，其中所述弹性材料包括橡胶。
5.如权利要求1中所述的制造抗疲劳的电接线装置的方法，其中所述支撑面包括印刷电路板。
6.如权利要求5中所述的制造抗疲劳的电接线装置的方法，其中所述附着所述分散器的步骤包括将所述分散器粘到所述印刷电路板上。
7.如权利要求1中所述的制造抗疲劳的电接线装置的方法，其中所述连接所述导电导体的步骤包括将所述导电导体焊到所述电路上。
8.如权利要求1中所述的制造抗疲劳的电接线装置的方法，其中其中所述导电导体包括绕成线圈的导线。
9.如权利要求8中所述的制造抗疲劳的电接线装置的方法，其中将一层不导电的涂层沿着所述预定长度加到所述绕成线圈的导线的至少一部分上。
10.一种产生抗疲劳的连接至电路的接线装置的方法，包括以下步骤：
提供一种能分散机械力的弹性材料；
将导电导体的最接近于所述导电导体的第一端的一部分定位在所述弹性材料中；
将所述弹性材料附着在支撑体上；及
将所述导电导体的所述第一端以一种相对于所述支撑体固定所述第一端的位置的方式连接至所述电路，从而所述弹性材料在用于所述导电导体的所述弹性材料中提供了一个转换区，在该转换区中，沿着从所述导电导体进入所述弹性材料的进入点到所述第一端连接至所述电路的接线点的方向，所述导电导体的挠性逐渐降低。
11.如权利要求10中所述的产生抗疲劳的连接至电路的接线装置的方法，还包括将所述导电导体粘结到所述弹性材料上。
12.如权利要求10中所述的产生抗疲劳的连接至电路的接线装置的方法，其中所述导电导体还包括绕成线圈的导线。
13.如权利要求12中所述的产生抗疲劳的连接至电路的接线装置的方法，其中所述绕成线圈的导线还包括覆盖有黄铜的钢丝。
14.如权利要求10中所述的产生抗疲劳的连接至电路的接线装置的方法，其中所述弹性材料是橡胶。
15.如权利要求10中所述的产生抗疲劳的连接至电路的接线装置的方法，其中所述电路的至少一部分位于所述支撑体上。
16.一种用于电路的耐用接线装置，其包括：
支撑所述电路的至少一部分的基底；
具有附着到所述电路的至少一个连接端的导体；
定位在最接近于所述连接端并且围绕所述导体的一个预定部分的弹性材料，所述弹性材料被附着到所述基底上，并被配置为用于在从所述导体朝向所述电路的移动方向上，逐渐限制所述导体的所述端的移动性。
17.如权利要求16中所述的用于电路的耐用接线装置，其中所述弹性材料粘结至所述导体的至少一部分。
18.如权利要求17中所述的用于电路的耐用接线装置，其中所述导体包括绕成线圈的导线。
19.如权利要求18中所述的用于电路的耐用接线装置，其中所述基底包括一个包括所述电路的至少一部分的印刷电路板。
20.如权利要求19中所述的用于电路的耐用接线装置，其中所述弹性材料包括合成橡胶。
21.一种连接至电路的抗疲劳电接线装置，其包括：
用于分散应力的材料；
具有第一端的导线，其中所述导线靠近所述第一端的一部分被埋进所述用于分散应力的材料；
与所述电路电通信的线接头，所述线接头包围所述分散应力材料的至少一部分，并且在所述导线的靠近所述第一端处与该导线物理地接触、并对其形成约束，从而提供电接线装置；及
相对于所述电路基本上不能移动的支撑面，所述用于分散应力的材料附着在所述支撑面上；
其中所述用于分散应力的材料配置为在所述导线的接近所述第一端处的周围提供一个刚度渐变的区域。
22.如权利要求21中所述的连接至电路的抗疲劳电接线装置，其中所述用于分散应力的材料包括橡胶。
23.如权利要求22中所述的连接至电路的抗疲劳电接线装置，其中所述导线包括绕成线圈的、由覆盖了黄铜的钢丝构成的弹簧接头。
24.如权利要求21中所述的连接至电路的抗疲劳电接线装置，其中所述导线被粘到所述用于分散应力的材料上。
25.如权利要求21中所述的连接至电路的抗疲劳电接线装置，其还包括定位在所述导线上的不导电涂层，从而所述导线与所述用于分散应力的材料绝缘。
26.如权利要求25中所述的连接至电路的抗疲劳电接线装置，其中所述不导电涂层被粘到所述用于分散应力的材料上。
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