CN1836476A

CN1836476A - 印刷电路板组件

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Publication number: CN1836476A
Application number: CNA2004800198943A
Authority: CN
Inventors: 克雷格·罗克福德; 肖恩·罗克福德; 马克·安德鲁·伍迪维斯
Original assignee: ARKA TECHNOLOGIES Ltd
Current assignee: ARKA TECHNOLOGIES Ltd
Priority date: 2003-07-11
Filing date: 2004-07-09
Publication date: 2006-09-20
Also published as: US20070035938A1; GB2404089B; EP1645175A1; JP2007516591A; WO2005009099A1; GB2404089A; GB0316364D0

Abstract

本发明涉及印刷电路板(PCB)组件，并且特别但不排他地涉及用于屏蔽元件免于射频干扰(RFI)的系统，并且尤其涉及用于屏蔽表面安装器件(SMD)的系统。本发明提供一种组件，该组件包括PCB(4)和通过紧固装置可释放地安装在其上的元件(2)。该紧固装置包括紧固到PCB(4)和所述元件(2)中的一个的回弹柔性且弹性偏压的夹持部件；以及设置在PCB(4)和所述元件(2)中的另一个上的第一和第二表面。第一表面被设置来使所述夹持部件凸轮运动(cam)，并且由此在逆着夹持部件偏压的第一方向上回弹地弯曲所述夹持部件，而第二表面被设置来以便允许所述夹持部件通过所述偏压在与所述第一方向相反的第二方向上移动。所述夹持部件由此可以锁在所述第二表面上，以便在拆卸时为PCB和所述元件提供阻力。

Description

印刷电路板组件

本发明涉及印刷电路板(PCB)组件，并且特别但不排他地涉及用于屏蔽元件免于射频干扰(RFI)的系统，并且尤其涉及用于屏蔽表面安装器件(SMD)的系统。

在电气设备的设计中，众所周知的是通过利用由导电材料例如铍铜合金(Beryllium Copper)制造的屏蔽罩屏蔽安装在印刷电路板(PCB)上的元件来减小不希望的RFI的影响。迄今为止，这种类型的屏蔽罩已经利用表面安装技术例如焊接而惯常地安装到PCB。然而，与这些技术相伴随的一个问题是，屏蔽罩一旦被紧固到PCB上的适当位置就不太容易被移除。结果，被屏蔽罩覆盖的器件的替换或者修理相当复杂。设置有屏蔽罩的PCB的任何随后的重新设计也是复杂而且昂贵的。

本发明的目的是提供一种允许元件可释放地安装到PCB的系统。更特别地，本发明的目的是提供一种允许屏蔽罩可移除地安装到PCB的系统。

本发明的第一方面提供一种包括PCB和安装在其上的元件的印刷电路板(PCB)组件，其中PCB和元件通过紧固装置可释放地彼此紧固在一起；其特征在于所述紧固装置包括紧固到PCB和所述元件中的一个的回弹柔性且弹性偏压的夹持部件；以及设置在PCB和所述元件中的另一个上的第一和第二表面，当装配期间，PCB和所述元件初始地压在一起时，所述第一表面被设置来使所述夹持部件凸轮运动(cam)，并且由此在逆着夹持部件的偏压的第一方向上回弹地弯曲所述夹持部件，而当PCB和所述元件进一步压在一起时，所述第二表面被设置来以便允许所述夹持部件通过所述偏压在与所述第一方向相反的第二方向上移动，所述夹持部件由此锁在所述第二表面上，以便在拆卸时为PCB和所述元件提供阻力。

PCB和所述元件可以彼此紧固到一起，从而夹持部件被弹性偏压成与所述第二表面邻接。此外，所述第二表面可以设置成相对于夹持部件成这种角度，使得当PCB和所述元件彼此邻接时，夹持部件的弹性偏压朝向彼此地偏压PCB和所述元件。

理想地，该紧固装置包括紧固到PCB和所述元件中的一个的另一个回弹柔性且弹性偏压的夹持部件，定位该另一个夹持部件，使得这两个夹持部件的弹性偏压通常在彼此相对的方向上起作用。特别希望夹持部件设置成基本上彼此相对，从而每个夹持部件的弹性偏压通常在另一个夹持部件的方向上起作用。理想地，该或每个夹持部件通过从所述PCB或元件的材料剪切的该或每个夹持部件而紧固到PCB和所述元件中的一个。

此外，该或每个夹持部件可以紧固到所述元件，并且所述第一和第二表面可以设置在PCB上。所述元件优选是射频干扰屏蔽件。第一和第二表面可以设置在凸块上，该凸块最初是与PCB和所述元件分离的。

本发明的第二方面提供一种包括PCB和安装在其上的元件的印刷电路板(PCB)组件，其中PCB和元件通过紧固装置可释放地彼此紧固在一起；其特征在于所述紧固装置包括紧固到PCB和所述元件中的一个的回弹柔性且弹性偏压的夹持部件；以及紧固到PCB和所述元件中的另一个并且最初与PCB和所述元件分离(descrete)的至少一个凸块。在垂直于凸块纵轴的方向上截取的该凸块的横截面的形状为四边形、五边形、六边形、七边形或八边形。

将参照附图介绍本发明的实施例，其中：

图1是根据本发明的可移除地紧固到印刷电路板(PCB)的多格(compartment)屏蔽罩的透视图；

图2是彼此分离的图1的屏蔽罩和PCB的透视图；

图3是示出为设置在图1和2的PCB上的凸块中的一个的透视图；

图4是图3所示的凸块的端视图；

图5是图1和2的罩的透视局部图，其中示出了用于可释放地接合两个PCB凸块的两个夹子(clip)；

图6是第二个罩的透视局部图，其中示出了用于可释放地接合两个PCB凸块的两个可替代的夹子；

图7是图1和2的罩的透视局部图，其中示出了用于可释放地接合两个PCB凸块的两个夹子；

图8是图6的罩的透视局部图，其中示出了用于可释放地接合两个PCB凸块的两个可替代的夹子；

图9是另一个罩的透视局部图，其中示出了用于可释放地接合PCB凸块的另一个可替代的夹子；

图10是又一个罩的透视局部图，其中示出了用于可释放地接合多个PCB凸块的另外多个夹子；

图11是用于与图9和10的夹子可释放地接合的可替代的凸块的透视图；以及

图12是修改成以便在其底侧容纳元件的图1的屏蔽罩的透视图。

在附图的图1中示出了根据本发明设置的射频干扰(RFI)屏蔽罩2和印刷电路板(PCB)4。多格罩2可释放地紧固到PCB 4。屏蔽罩2包括三个格6、8、10，用于使PCB 4的不同区域与射频干扰隔离。第三格10具有凸起的部分12，其有助于容纳表面安装到PCB4的器件14(参见图2)。屏蔽罩2具有与常规屏蔽罩相同的基本构造，然而与PCB 4接触的每个格6、8、10的外沿设置有凸缘16。凸缘16从每个格6、8、10向外延伸，并且位于与PCB 4的部分平行的平面中，凸缘16将与该部分接合。凸缘16在这三格6、8、10之间延伸，并且将这些格6、8、10连接在一起。

从附图的图5和7可以最清楚地看出，每个罩格6、8、10被安装到凸缘16的多个夹持部件18围绕。每个夹持部件18从凸缘16的材料切割而来，并且关于从屏蔽罩2的剩余部分限定夹持部件18的铰接线(hinge line)朝上弯曲。更具体而言，关于每个夹持部件18，在凸缘16中方形孔20的四条直边中的三条切割到所述凸缘16中，以便提供一块突出(tab)的材料，其随后将关于方形孔20的第四条边而弯曲，并且由此形成前述夹持部件18。夹持部件18的长度可以进行适当地修整。实际上，每个夹持部件18的轮廓可以进行修整，从而夹持部件具有不同于孔20的形状和/或尺寸。

夹持部件18可以在单个制造工艺中从凸缘16压制而成，根据需要进行修整，并且关于铰接线弯曲。可以理解，多格罩2可以在单个步骤中利用常规生产技术从单片材料压制而成。

参照图5和7，看到相邻的夹持部件18位于孔20的相对侧。图5的视图示出了在作为整体关于多格罩2的周边延伸的凸缘16的部分上设置的两个相邻的夹持部件18。图7的视图示出了从位于两个罩格6、8之间的凸缘16的部分延伸的两个相邻的夹持部件18。在如图6和8的局部图所示的可选实施例中，可以看到两个夹持部件18’从凸缘16’中每个方形孔20’的相对侧向上延伸。因此这个可选实施例包括的夹持部件是第一实施例中的两倍，并且这具有提供了屏蔽罩和相关的PCB之间更强的连接的效果。可以提供夹持部件18进一步的设置。例如，夹持部件可以具有三角形状，并且从相关方形凸缘孔的所有四条边向上延伸。夹持部件还可以在与附图中示出的相反的方向上向下弯曲，以便在凸缘下突出(即，以便从罩格从其延伸的那一侧相对的凸缘侧突出)。

为了让多格罩2能借助夹持部件18(或实际上借助上面提到的可选的夹持部件)以可释放地方式紧固到PCB 4，PCB 4设置有多个突起或凸块22。凸块22沿着导线(track)24设置，当PCB 4和屏蔽罩2装配时，导线24与凸缘16协同定位(co-locate)。为了简明起见，在图1和2中仅仅示出了沿着导线24定位的少数凸块22。然而，在优选实施例中，凸块22将设置成沿着导线24的整个长度，从而设置成沿着每个屏蔽罩格6、8、10的整个周长的夹持部件18可以锁(latchonto)到PCB 4上。

凸块22可以利用任何适合的表面安装技术紧固到PCB 4。例如，可以利用焊料或粘接剂来紧固凸块22。每个凸块应当以相关联的夹持部件能够关于凸块的表面回弹地锁住的方式来设计。作为示例，从附图的图3和4可以看出，每个凸块22(设计成用于与图5、6、7和8中示出的夹持部件18、18’相接合)设置有上倾斜表面26、28和下倾斜表面30、32。每个上倾斜表面26、28都是平的，并且从上水平平坦表面34以相对于垂直线成15°的角度倾斜到水平延伸的脊36。而且，每个下倾斜表面30、32都是平的，并且从下水平平坦表面38以相对于垂直线成15°的角度向外倾斜到水平延伸的脊36。上和下水平平坦表面34、38尺寸相同，并且是矩形形状的，而且上表面34直接位于下水平表面38之上。

上倾斜表面26、28从矩形上表面34的长边向下延伸，而下倾斜表面30、32从下矩形表面38的长边向上延伸。另外的上倾斜表面40、42也从上矩形表面34的短边向外倾斜到脊36。类似地，另外的下倾斜表面44、46从下矩形表面38的短边向外倾斜到脊36。较小的上和下倾斜表面40、42、44、46可以和垂直线形成与大的上和下倾斜表面26、28、30、32相同的角度。然而，所述小倾斜表面可以具有与大倾斜表面的倾斜角度不同的倾斜角度。还应当意识到大倾斜表面26、28、30、32中的每一个可以具有不同的倾斜角度。然而，设想到大倾斜表面将具有相同的倾斜度，并且相对于垂直线的角度在10°和15°之间。

脊36提供在上和下水平平坦表面34、38之间的中间围绕凸块22延伸的平坦的垂直表面。脊36的平坦表面横向地(水平地)延伸超出大倾斜表面26、28、30、32，并且通过小倒圆(radius)(即，一部分圆柱形表面)48连接到所述大表面。脊36和连接到下倾斜表面30、32的倒圆48结合使用，以提供一个闩锁(latch)，夹持部件与该闩锁咬合，以使屏蔽罩2保持在合适的位置。

在装配期间，在PCB 4的上方提供屏蔽罩2，如图2所示，从而凸缘16与导线24对准。凸块22已经预先设置在导线24上，以便与凸缘16中的孔20对准。当对着PCB 4按压屏蔽罩2时，凸块22穿过孔20，并且与每个孔20相关联的夹持部件18与上倾斜表面26、28中的一个邻接，并且当朝向PCB 4进一步按压罩2时，通过所述上倾斜表面使夹持部件18向外凸轮运动。在使夹持部件18凸轮运动的过程中，相关的凸块20回弹地弯曲夹持部件。通常制造屏蔽罩的材料保证夹持部件18本质上是有弹性的，并且具有弹回其初始位置的趋势。

当继续朝向PCB 4按压屏蔽罩2时，夹持部件18越过脊36。在这点上，在装配工艺中使夹持部件18最大程度地变形，并且重要的是这种变形的程度不超过夹持部件18的弹性限度。换句话说，夹持部件18在已经通过凸块22的上倾斜表面变形之后必须仍然能够由于其固有的弹性移回其初始未变形的位置。因此，当朝向其与PCB 4邻接的最终位置按压屏蔽罩2时，夹持部件18位于脊36之下，紧靠着下倾斜表面30、32中的一个和/或与所述下倾斜表面相邻的倒圆48中的一个。然而，凸块22相对于夹持部件18的几何形状和尺寸是使得凸缘16与PCB 4的邻接防止夹持部件18回到其初始未变形的位置。因此，由于其固有的弹性，夹持部件18保持朝向其初始位置的弹性偏压(spring biased)，并由此向邻接的下倾斜表面施以力，其朝向PCB 4偏压屏蔽罩2。这具有防止PCB 4和屏蔽罩2相对彼此振动变松的效果。与夹持部件18相邻的下倾斜表面邻接的下倒圆48在罩2从PCB 4移走时还为其提供阻力。由于所有的夹持部件18紧固地位于PCB 4和每个凸块22的脊36之间，因此屏蔽罩2紧固且可释放地安装到PCB 4。

为了从PCB 4释放屏蔽罩2，从PCB 4向上拉屏蔽罩2，从而通过下倾斜表面30、32使夹持部件18向外凸轮运动。一旦夹持部件18越过各自的脊36，夹持部件18将压向上倾斜表面26、28，并且，由于它们固有的弹性和弹性偏压，将趋于从PCB 4弹开罩2。

对于本领域技术人员来说很明显，如果增加屏蔽罩的厚度，则也需要增加凸块的深度，以便允许夹持部件位于PCB 4和凸块脊36之间。

在附图的图9、10和11中示出了本发明的另外的实施例。在图9中，以一种可选择类型的夹持设置示出了屏蔽凸缘的局部视图。凸缘100设置有具有相对的部分圆形边缘104、106的孔102，部分圆柱壁108、110从部分圆形边缘104、106直立。这两个壁108、110每一个都包含四个夹持部件112，所述夹持部件112从上壁边缘114向上延伸。夹持部件112沿着每个上壁边缘114等间隔排开。夹持部件112可以通过剪切并且由此从直立壁108、110抽拉材料来形成。夹持部件112也可以在孔102上向内弯曲，以便更加容易接合位于孔102中的凸块。

设置有图9所示的夹持设置的屏蔽罩可以和类似于图3和4中示出的凸块设计一起使用(尽管应当使那个特定凸块设计的大的上和下倾斜表面和脊弯曲，以便确保与夹持部件112的接合，所述夹持部件112自己就设置在部分圆形线上)。在图11中示出了理想地适合于与图9的夹持设置一起使用的凸块120。这个凸块120包括相对的部分圆柱侧壁122、124，并且通常具有与孔102相同的尺寸和形状(在平面图上)。凸块120和孔102的设置是使得凸块120的上水平平面126可以被推过孔102，从而凸块120的侧壁122、124与夹持部件112邻接。设置位于每个侧壁122、124中的四个等间隔的凹陷128，以便于一旦凸缘100按压在凸块120上并且与凸块120附着的PCB邻接时容纳夹持部件112。夹持部件112锁到凹陷128中，并且由此紧固靠近PCB的凸缘100。夹持部件112和/或凹陷128可以设置有凸轮表面，当从PCB拉动凸缘100时，该凸轮表面允许夹持部件112从凹陷128提升。以这种方式，屏蔽罩可以反复地紧固到PCB和从PCB移除。

参照再一个实施例，图10示出一种夹持设置，其中示出了连续的四个图9的夹持设置，且它们的孔102与凸缘中的另外的孔相连，以便形成一个普通伸长的凸缘孔。而且，在图10的设置中，侧壁110、114通过垂直平坦壁130连接，以便沿着该伸长的凸缘孔的每一侧提供连续的壁。尽管在图10中未示出，与图9的设置中一样，每个部分圆柱侧壁108、110设置有四个等间隔的夹持部件。

对于本领域技术人员来说，用于与前述PCB和屏蔽罩结合使用的适合的尺寸和材料将是显而易见的。所述凸块可以是注射成形(injection moulded)、压力铸造或者压制形成，尽管其他制造工艺也是适合的。所述凸块可以是锌或聚合物，或者被镀锡，并且可以利用标准的表面安装贴装(pick and place)技术设置在PCB上。也可以根据标准SMT尺寸来制造所述凸块。例如，凸块可以具有一英寸的千分之四十的长度(1.574mm)和一英寸的千分之二十的最大宽度(0.787mm)。或者，为了减少使用的凸块数量，可以增加每个凸块的长度(例如，增加到大约12mm)。胜于所附的实施例中示出的平的有刻面的表面，凸块还可以具有弯曲的表面。所述凸块例如可以在本质上是具有平坦部分的球形，该平坦部分可以用于与PCB接合。对于凸块还理想的是关于一个或多个平面对称，从而它们可以在两个或多个取向上紧固到PCB，而不影响它们的操作。这允许凸块通过使用标准贴装技术的自动化工艺更加容易地定位在PCB上。可以理解附图中所示的凸块关于中心平面对称，并且可以在不使它们的有效性退化的情况下颠倒地(upside down)定位在PCB上。垂直于纵轴截取的凸块的截面可以具有四边形、五边形、六边形、七边形或八边形形状。如此，可以在没有凸块变得彼此缠绕(entangle)的危险的情况下将大量的凸块储存在送料斗(hopper)中，并且递送给贴装设备。应当关于具有凸块的尺寸来适当地调整罩凸缘中的夹持部件和孔的尺寸。屏蔽罩可以由铍铜合金制造，并且罩凸缘的与PCB接触的底侧可以用绝缘材料涂覆。

屏蔽罩通过本发明与PCB的连接可以足够强，用于使屏蔽罩用作结构元件，例如，设备外罩。

本发明不限于上述特定实施例。可选择的设置和适合的材料对于本领域技术人员来说将是显而易见的。例如，如图12所示，器件14可以安装到屏蔽罩2的底侧，更胜于安装到PCB 4自身。或者，器件可以安装到屏蔽罩2的底侧和PCB 4两者。以这种方式，可以显著增加可以由PCB 4(直接或者间接通过屏蔽罩2)支撑的电器件的数量。对于本领域技术人员来说显而易见的是，可能需要增加屏蔽罩2的深度，以便允许两倍厚度的电器件定位在PCB 4和罩2的上表面之间。

在前面介绍的任意一个实施例中，屏蔽罩的底侧可以涂覆有绝缘材料。以这种方式，屏蔽罩可以与和其物理接触的所有元件(例如PCB 4和凸块22)电绝缘。然而，当一个或多个器件安装到罩2的底侧时，很显然，在罩2的底侧表面附近需要绝缘，至少是在设置器件的局部区域需要绝缘。与通常在PCB上发现的电导线类似的电导线也可以放置在罩2的底侧，以便提供与安装在其上的器件的电通信。此外，对于本领域技术来说很明显，这些导线可以放置在涂覆在罩2的底侧上的绝缘基底材料上。如果需要的话，进一步的绝缘材料层可以放置在导线上，从而导线被有效地封装在绝缘材料中。在导线在罩2的凸缘16和PCB 4之间延伸的情况下这可能特别有用。在这种位置，导线可以电连接到凸块22，从而凸块22自身变成与该导线相关联的电通路的一部分。或者，导线可以绕着凸块22延伸，或者凸块22可以省掉，以便为导线的通道提供足够的空间。与省掉的凸块22相关联的夹持部件18和孔20也可以被省掉，以便更容易有助于导线的通道。通过(或至少延伸到)凸缘16之后，导线可以沿着PCB 4的表面延续，或者可以象常规导电线一样延伸离开PCB 4和相关的罩2。作为示例，图12所示的修改的实施例包括安装到屏蔽罩2的凸起部分12的底侧的器件14，并且具有安装在罩2的底侧并且从器件14延伸到凸缘16的一部分的两条电导线15、17。绝缘材料夹置在罩2和器件14以及相关导线15、17之间。导线15、17电连接到在凸缘16从PCB延伸的两条电线19、21。

Claims

1、一种印刷电路板(PCB)组件，包括PCB和安装在PCB上的元件，其中该PCB和元件通过紧固装置可释放地彼此紧固在一起；其特征在于所述紧固装置包括紧固到该PCB和所述元件中的一个的回弹柔性且弹性偏压的夹持部件；以及设置在该PCB和所述元件中的另一个上的第一和第二表面，当装配期间，该PCB和所述元件初始地按压在一起时，所述第一表面被设置来使所述夹持部件凸轮运动，并且由此在逆着该夹持部件的偏压的第一方向上回弹地弯曲所述夹持部件，而当该PCB和所述元件进一步按压在一起时，所述第二表面被设置来以便允许所述夹持部件通过所述偏压在与所述第一方向相反的第二方向上移动，所述夹持部件由此锁在所述第二表面上，以便在拆卸时为该PCB和所述元件提供阻力。

2、如权利要求1所述的组件，其中该PCB和所述元件彼此紧固到一起，使得该夹持部件被弹性偏压成与所述第二表面邻接。

3、如权利要求2所述的组件，其中所述第二表面被设置成相对于该夹持部件成一种角度，使得当该PCB和所述元件彼此邻接时，该夹持部件的弹性偏压彼此朝向地偏压该PCB和所述元件。

4、如前述权利要求中的任何一项所述的组件，其中该紧固装置包括紧固到该PCB和所述元件中的一个的另一个回弹柔性且弹性偏压的夹持部件，定位该另一个夹持部件，使得这两个夹持部件的弹性偏压通常在彼此相对的方向上起作用。

5、如权利要求4所述的组件，其中所述夹持部件设置成基本上彼此相对，使得每个夹持部件的弹性偏压通常在另一个夹持部件的方向上起作用。

6、如前述权利要求中的任何一项所述的组件，其中该或每个夹持部件通过从所述PCB或元件的材料剪切的该或每个夹持部件而紧固到该PCB和所述元件中的一个。

7、如前述权利要求中的任何一项所述的组件，其中该或每个夹持部件紧固到所述元件，并且所述第一和第二表面设置在该PCB上。

8、如前述权利要求中的任何一项所述的组件，其中所述元件是射频干扰屏蔽件。

9、如前述权利要求中的任何一项所述的组件，其中该第一和第二表面设置在凸块上，该凸块最初是与该PCB和所述元件分离的。

10、一种印刷电路板(PCB)组件，包括PCB和安装在PCB上的元件，其中该PCB和元件通过紧固装置可释放地彼此紧固在一起；其特征在于所述紧固装置包括紧固到该PCB和所述元件中的一个的回弹柔性且弹性偏压的夹持部件；以及紧固到该PCB和所述元件中的另一个并且最初与该PCB和所述元件分离的至少一个凸块。

11、如权利要求10所述的组件，其中该凸块在垂直于凸块的纵轴截取的截面形状为四边形、五边形、六边形、七边形或八边形。

12、以上参考附图所述并如附图中所示的组件。