TW201521293A - 直插式開關元件和直插式開關元件之連接方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供了一種直接插入到一個印刷電路板上去的一個開關元件，其中，所述開關元件至少包括一個開關元件電路和複數個的插頭觸點，其中，所述插頭觸點具有連接到開關元件電路的連接部分和安裝部分，其中，所述連接部分被設置成它可以直接被插入到該電路板上，以及，其中，所述安裝部分設置有一個安全元件，以防止插頭連接不會在無意中被釋開。

Description

直插式開關元件和直插式開關元件之連接方法

本發明涉及一種直接插入式開關元件，用於插入連接到一個電路板，特別是印刷電路板上。本發明進一步涉及一種具有直接插入式開關元件和電路板的連接結構。此外，本發明涉及一種將開關元件與電路板作電連接的的方法。

先前技術中已有已知的使插頭元件通過一個基座與電路板作電和機械連接的結構，其目的是為達成高的電和機械的要求。在WO 2010/063459本同一申請人還揭露了若干用於電路板之連接結構，它允許直接在電路板上插入一個的插頭部件，而需要在電路板上作固定的接口。

在EP2246939中也有揭示一種電的連接元件，其包含有一個電接觸件，一個外殼和一個夾銷。該電接觸件包括有一個接觸區和一個端子區。在一個電路板上的接觸是經由插入所述接觸區到該電路板中的一個開口來達成的，其中所述開口至少在內表面上設置有一個電接觸的表面的。該連接元件的電接觸係形成在該具有球根外形的開槽套筒狀部分的接觸區域中的。此套筒狀接觸區域先逐漸變小，當它軸向上彈性的插入到一個開口中且適當的定位時，它又再次恢復接近其原始形狀。在這種狀態下，夾銷被插入到該接觸區域中，以令該接觸區域卡住開口的內表面。這導致在該套筒和所述電路板的開口之間形成大致全表面的電接觸。

本發明的任務是，以合理的成本，在有機械應力的條件下，實現將一個電路板可靠地與一個開關元件作電連接。

本項上述的發明任務是通過本案申請專利範圍中各獨立項所揭示的內容來得以達成。在申請專利範圍中之各附屬項中則描述若干實施例。

​根據本發明的一個實施例，提供了一種直接插入到一個電路板上去的一個開關元件（直插式開關元件），其中，所述開關元件至少包括一個開關元件電路和複數個的插頭觸點，其中，所述插頭觸點具有一個連接到開關元件電路的連接部分和一個安裝部分，其中，所述安裝部分被設置成它可以直接被插入到該電路板上，以及，其中，所述安裝部分設置有一個安全元件，以防止插頭連接在無意中被釋開。

特別是，所述插頭觸點可被配置為，該開關元件電路確定與所述電路板作電接觸。此外，該插頭觸點可以設置成為，一個純機械的連接或是一個純電的連接。例如，可以將該複數個的插頭觸頭的一個子集設計只產生電接觸，同時將該複數個的插頭觸頭的第二個子集設計成只產生純機械的防止插頭連接在無意中被釋開的機械連接。特別是，將該複數個的插頭觸點設置成為兩部分，例如，設置成為形成像兩條腿那樣。該兩條腿腿可以在此處彼此分開，並令它們有一定的彈性或彈簧張力，以便它們在插入的印刷電路板的插孔後會恢復返回到原來的形狀去，以便它們靠在電路板上鑽出的插孔的側壁中以利扣住在該電路板上。例如，該開關元件可以是，一個用於在汽車工業中的開關元件。尤其是，該開關元件電路是能夠切換高電流，即一個高電流開關元件。例如，所述開關元件的電路可以被設計為用在至少10 A的電流中，尤其是，在至少20 A的電流中，最好則是用在在一個30 A和100 A之間的電流中。該開關元件電路也可以被設計為用在一個12 V，24 V，110 V或230 V的電壓中。

根據一個實施例，一個適配器部件是被設置成用於有殼體的開關元件上的，其中，該適配器部件是被設置成一個具有兩個表面的本體，多個插頭觸頭和多個安裝孔，其適用於在有殼體的開關元件上作接觸的，其中，該多個插頭觸點是設置在兩個表面的一個表面上，並且其中該多個安裝孔則是設置在兩個表面的另一個表面上。

特別是，該複數個插頭觸點是設置成，適於被插入到相應的電路板的插頭孔中。

根據一個實施例，其創製了一個連接裝置，它包括一個根據實施例的開關元件，並也包括一個具有多個插頭孔的電路板，其中，所述具有多個插頭觸點的開關元件是被插入到該多個插頭孔中的。

根據一個示例性實施例，本案提供了一種方法用於將一個有殼體的開關元件直接插入在電路板上，該方法包括：提供一個具有多個插頭孔的電路板;直接將一個具有多個插頭觸點的有殼體的開關元件插入其上，其中各該多個插頭觸點皆插入一個相對應的插頭孔中。

“開關元件”一詞尤其可以理解成所有的這些元件，諸如繼電器，保險絲，斷路器或功率晶體管等。

“直插”是指將該開關元件與插頭觸點可直接，不需附加任何連接或固定件，插入一個電路板，特別是插入到電路板的鑽孔或插頭孔中。尤其指，不需要任何焊接或熔接的工序，所述開關元件可以不需要額外的連接，如導電電纜或電線，直接連接到電路板中并與它接觸到。

尤其是指，創建出一個直接插入式的開關元件，它可以隨手動地被插入到電路板上。因此，安裝上述開關元件在電路板上就不需要焊接或熔接的工序了，它可以，例如說，應用在印刷電路板（PCB）上。還可以通過提供一個直接插入式開關元件，將開關元件安裝在電路板上，作接觸並緊扣其上，可以省下其連接電纜的成本。它也可能通過提供直接插入式開關元件，以使電路板上的開關元件的設計可以更有彈性。例如，它與固定的連接時相比，可以在電路板上提供較少數量的連接位置，供焊接，壓接接頭或熔接接頭來使用。

以下進一步對開關元件的結構進行了描述，但它們也適用於適配器部件和連接結構上。

根據一個示例性的開關元件的一個實施例，該插頭觸點被佈置成使得它們可以被手動插入到電路板中。

所謂“可以被手動插入”尤其可以理解成，用於插入所需的力低於某一預定值，或是可以不需另外使用工具，而可以用手工就能夠執行的。例如，儘量使插入所需的力低於250N以下，特別是低於150 N，而優選在100 N以下。上述的力是指總力，即將該開關元件整個連接的在電路板上所需的力，因此它不是指對各單個插頭觸點施力。一種可手動插入的連接需要特別可以從一個壓配合連接作區分，後者經常是不需工具即可完成者。

根據根據一個示例性的開關元件的一個實施例，該插頭觸點的安裝部分在插入後是抗振的。

尤其是為了鬆開安裝部和印刷電路板之間的插頭連接所需要的施力應稍大於其額定值。例如，該施力的值可以高於為100N，尤其高於200和優選高於300 N。“抗振”或“抗振的機械定位”可以特別具有的含義，為，即使在裝設本連接裝置之工程系統中存在或發生振動時，該插頭元件皆不會自電路板上被意外的開釋。尤其是振動，如在馬達驅動的，特別是發動機驅動的設備（尤其是車輛）中所發生之振動，將不會導致抗振設計的機械安全定位發生問題，而對系統功能產生不利的影響。特別是，當在一個越野車的發動機艙內安裝該連接器組件時，通常發生在該處的振動，不應該會導致該電路板各自相關的孔（插入孔）內的插頭觸頭，其間的電接觸的不可產生損耗。由此，為實現該抗振性，在機械定位機構中需考量到關於材料，尺寸，裝配力等因素而設計成使得該直插式開關元件在相應的振動下不會導致其自所述電路板上脫落。該連接裝置，可被設計成符合工業標準ISO TS16750，特別是ISO TS16750-3，中的抗振規範。ISO16750定義了越野車的機械負荷要求的規範。為了實現抗振動性，所述連接裝置還可以設計為進一步滿足標準IEC60512-4，特別是去滿足標準IEC68.2.6（正弦振動），IEC68-2-2768-2-29和IEC（複衝擊），IEC68-2-64（寬帶噪聲），IEC68-2-64（在寒冷環境中的振動）和IEC68-2-50和IEC68-2-51（在熱環境中的振動）其中之一的低標。

根據根據一個示例性的開關元件的一個實施例，該定位元件是一個机械式的定位元件。

特別是，該機械式的定位功能可以是一個鉤形或螺旋形的設計。例如，該定位功能可以形成為倒鉤，其插入到電路板後從它背後面將它扣住。這樣，便能創建一個穩定和容易手動插入的連接，而它同時可此以防止連接會無意中被開釋。

特別是，該固定元件可以與所述插頭接觸合而為一，即將插頭觸點本身設置成有安全功能，例如，將它設置成一個鉤形。代替該倒鉤，或在該倒鉤之外，再將該插頭觸點設置成為兩個部分，例如，通過兩個腿形的設置可以使它有一定的彈性，而能，例如，使該插頭觸點在插入到該電路板上的鑽孔或開口時產生一定的彈性而稍複壓縮，並在插入之後該壓縮得以復原而使兩個腿再分開，這樣便可使得在該插頭觸點在該電路板的開口（插頭孔）處產生卡扣的效應。

根據一個示例性的開關元件的一個實施例，該開關元件具有一個殼體，而將該開關元件電路設置在該殼體之中，同時也將該多個插頭觸點開關設置在其上。

所述殼體可一方面用作保護該開關元件電路，另一方面，它也同時用作來設置該插頭觸點，以使該直式開關元件可有一個小巧的設計。

根據一個示例性的開關元件的實施例，該多個插頭觸頭是設置成一個預定的排列圖案。

通過將該插頭觸點以預定排列圖案的設置，以及將插入孔或鑽孔設置成相應的排列圖案時，便有可能防止該開關元件會被錯誤地或扭曲地插入在該相應的電路板中了。以這種方式有可能增加接觸的安全性和排除可能的錯誤。

根據一個示例性的開關元件的實施例，該殼體具有殼體部件和一個適配器部件，其中在該殼體部件中設有開關元件電路，並且其中，該多個插頭觸頭則安裝在所述適配器部件中的。

根據一個示例性的開關元件的實施例，該外殼部中和適配器部件是可拆卸地被連接在一起。

利用一個獨立的適配器部件，令其連接到該殼體部件而可與該殼體部件手動地，例如，連接和/或鬆開，這便可以能夠實現靈活且容易地依需要來在該殼體部件中，換置適合的開關元件電路了。因而有可能例如在相同的適配器部件中換置不相同的開關元件電路，或將相同的開關元件電路裝置在不同適配器零件中。例如，可將多個不同的開關元件電路以不同排列的開關元件殼體上的接觸插頭排列，轉接成一個統一的排列或將一個該適配器部件上的插頭觸點的統一排列圖案，這些插頭觸點是要被插入到電路板上去的，作重新排列。，在這個意義上，該適配器部件可以是像佈局於IC 周圍之焊球矩陣，這相當於一個重新分配層（RDL）對IC封裝的的作用。

根據一個示例性的開關元件的實施例，該殼體部件上設有多個接觸插頭，其被設置為可使該殼體部件與該適配器部件成為是可以相連接的。尤其是該接觸插頭可以被設置為成為平插頭。

尤其是該接觸插頭可被設計成舌形狀的平插頭，並且對應於所述適配器部件的相應數量將它們形成餐叉式的觸點。像這樣接觸便能以簡單的方式，將該殼體部件和該適配器部件以機械式或/及電氣式相連接在一起。這樣叉狀舌片的接觸可以是將兩個部件（殼體部件和適配器部件）以手動的方式使彼此接觸以及彼此連接的有效途徑，並且其中，一方面，該連接是可以手動鬆開，另一方面，它又有足夠的強度，可以防止其受振動而致不慎開釋的可能性。

根據一個示例性的開關元件的實施例，該外殼部中和適配器部件是做成一體的。尤其是像這樣該外殼部件和適配器部件是做成一體而各自成僅成為整體的二個部分。

以下進一步對該適配器部件的結構進行描述，但它們也適用於開關和連接結構上。

根據一個示範性的適配器部件的實施例中，該固定孔係被佈置成一個預定排列圖案，而該預定排列圖案又係與一個有殼體的開關元件上的接觸插頭的預定排列圖案為對應的。

通過將該固定孔係佈置成一個預定排列圖案，或將一個有殼體的開關元件上的接觸插頭的預定排列圖案有可能防止扭轉的插裝或者，從而使可靠性可以增加。

根據一個示範性的適配器部件的實施例，其有至少一個所述多個安裝孔上具導電區域，其導電地連接到所述多個插頭觸點中的相應的一個。

尤其是像幾個或所有的多個固定孔具有一個導電區，其中，每一個導電區皆與所述多個插頭觸頭中相應的一個導電區相連接。該導電區可以設在固定孔的內側，從而使該有殼體的開關元件與該適配器可以輕易的產生導電性的接觸。

總之，因此一個示範性實施例的基本想法可以看得出來，那就是創建一個直插式開關元件，其可以被直接插入到一個電路板上，例如一個印刷電路板（Printed Circuit Board）上，而該印刷電路板又可以是用於，例如，在汽車上的。這樣就可以消除掉昂貴的焊接或熔接工序。優選的是，該直插式開關元件的插頭觸點和在電路板的插頭孔有相同的佈置圖案，從而防止該開關元件因失察而被扭轉地插入到該相應的電路板上。此外，該插頭觸點的皆俱有定位的功能，如，設置一個如倒鉤的元件，可以防止在其上發生，例如在受到振動時無意的開釋，或至少將受到振動時無意的開釋危險減小。該直插式開關元件以俱殼的為優選，其中所述殼體可以被整體地，它也可以成形成，包括外殼部件和適配器部件兩個部份，而可以相互連接。

100‧‧‧直插式開關元件
101‧‧‧殼體部件
102‧‧‧適配器部件
103‧‧‧接觸插頭
104‧‧‧插頭觸點
105‧‧‧腿部
106‧‧‧定位元件、倒鉤
107‧‧‧安裝部位
210‧‧‧接觸孔、定位孔
211‧‧‧接觸舌片、導電區
400‧‧‧直插式開關元件
405‧‧‧插頭觸點
406‧‧‧倒鉤
420‧‧‧連接結構
421‧‧‧電路板
422‧‧‧直插式開關元件
423‧‧‧單件殼體

圖1揭示一組依据本發明之實施例之直插式開關元件之立體圖;

圖2示圖1中的直插式開關元件的爆炸圖；

圖3示一組直插式開關元件之放大圖;以及

圖4為一組連接方法之示意圖。

不同的圖中的相同或類似部件用相同的元件符號表示。

圖1示出一個直插式開關元件100之立體圖。尤其是圖1示出一個殼體部件101和一個適配器部件102，在圖1中此二部件被插在一起並且互相接觸。在所述殼體部件101之內是一個開關元件的電路，例如設置有一個繼電器或保險絲（未示出），它通過接觸插頭103與該適配器部件102接觸。所述接觸插頭在圖1的實施例中是為一個扁插頭，其與適配器部件102上的接觸孔（參見圖2）相接觸。然而，其它合適形式的接觸插頭，如彈簧狀、或香蕉插頭都是可行的。

該適配器部件101的第一側上設有接觸孔（只在圖2中可見），和在另一側上設有插頭觸點104，而該插頭觸點104包含有安裝部分107和設置在該適配器部件101內部的連接部分，（在圖1中看不見的）。然而，在其他實施方案中，該插頭觸點可以設置在該適配器部件的側面或側邊上。在圖1的實施例中，該插頭觸點可以設置兩條腿或腳105，它們一起形成一組插頭觸點而可被插入，並共用在電路板，如印刷電路板，中的塞孔，。通過插入兩個腿部在一個單一的塞孔中，可以實現適配器部件的相對固定的連接，因此，也就是直插式開關元件可以相對固定的連接到電路板裝置上，當個別腿有一定的彈性，在插入電路板塞孔中的期間會稍被壓縮，則當它們插入後，就會移動一些兒回到外面來。

其中優選的是，所有的或至少由一組插頭觸點能擁有安全特徵，以利該適配器部件102以及整個直插式開關元件100皆可能可靠地連接到電路板裝置上。在圖1的實施例中，這個安全特徵的實施方式，例如，是在插頭觸點104被插入到電路板中的端部來提供一個倒鉤106。這些倒鉤106插入到電路板後，從後面嚙合到該電路板中，並因此使得一個，例如通過振動，而意外的鬆開，成為不可能或至少變得困難。由於該開關元件與印刷電路板的連接增強、不易脫落，故而該開關元件的可靠性可以得以提高。

圖2示出圖1的直插式開關元件的分解視圖，該直插式開關元件，例如，是形成一個直接插入式繼電器或直接插入式保險絲。尤其是圖2示出了該殼體部件101和該適配器部件102，二者在相互分離的位置上，從而使一方面的接觸插頭103和相應適配器部件中的接觸孔210，都可以看得比較明顯。對應於接觸的片狀接觸插頭103，接觸孔210也被設置成為分叉式的接觸舌片211，殼體部件101的片狀接觸插頭103在它們之間被夾緊著。該接觸舌片211提供，如果它們是由導電材料製成的，所述接觸插頭103，其係被連接到殼體部件的開關元件的電路中，與該適配器部件的插頭觸點104導通，並使得當插入插頭觸點104到一個印刷電路板中時，開關元件電路，與該印刷電路板是電連通的。另外，在圖2中，可以看出，該殼體部件101的接觸插頭103是有一個有規則的排列、或是有一個有規則的排列模式，而且它是對應於適配器部件的接觸孔210的有規則的排列模式互相對應的。

應當指出的是，並非所有的接觸孔210都需要配備有導電舌片211。其中接觸孔211設有導電觸點/舌片的一個特定的選擇，就是因為該相應的開關元件的電路需要被電接觸到。特別是，該適配器部件102可以被配置為或視為一種導線部件或接觸部件，其中分配給所述開關元件殼體部件本身和適配器部件在該印刷電路板插入點之間的連接的佈置中，皆可以按照需求進行調整。

圖3示出一組直插式開關元件100之插頭觸點104之放大圖。尤其是，在此處可以看見插頭觸點的兩個腿部105以及插頭觸點的端部的倒鉤106。另外在圖3中，可以看出，插頭104的前端可以是圓的，從而有可能使插頭觸點104在一個電路板的插拔被變成為很簡化。

圖4是一組連接方法420之示意圖。尤其是圖4示出了電路板421，在其中一個直接插入式開關元件，例如一個直接插入式繼電器或直接插件保險絲，422，被插入在其中。在與圖1至圖3的實施例對比，此處部直接插入式開關元件422是一單件殼體423，也就是它不提供一個殼體部件和可分離的適配器部件。插頭觸點405直接設置在該殼體423上，它們藉由倒刺406由背後嚙合在電路板421上，以使得直接插入式開關元件可以牢固的附接在之電路板上，以對抗，例如在車輛中，的振動。

應當指出的是，除了該插頭觸點的倒鉤，既俱安全特性還充當電接觸之用，也可以設置插頭觸點或者螺絲觸點，其不提供電接觸，而它的作用只是一機械安全保障的。在這種情況下，另外需再提供電接觸的插頭觸點。

特此指出，本文中使用的「包含」是開放式詞，表示元件、成分或步驟的組合中不排除權利要求中未記載的元件、成分或步驟等，此外，本文中使用的名詞若使用單數其不排除權利要求中也包含複數的情形。此外也要特此聲明，用以描述以上一個實施例用到的特徵或步驟，亦可合併其它的特徵或步驟適用到其它更多的實施例上。在申請專利範圍中之元素符號並非限制性者。

 

100‧‧‧直插式開關元件

101‧‧‧殼體部件

102‧‧‧適配器部件

103‧‧‧接觸插頭

104‧‧‧插頭觸點

105‧‧‧腿部

106‧‧‧倒鉤

107‧‧‧安裝部位

Claims (1)

1. 
   1.一種用於有殼體的開關元件（100，422）之適配器部件（102），其中，所述適配器部件（102）至少包括：
   一個具有兩個表面之本體，
   複數個的插頭觸點（104）；
   複數個的接觸孔（210），其被設置成適用於接觸該有殼體的開關元件（100，422）的接觸插頭（103）;其中，所述複數個的插頭觸點（104）係被設置在該兩個表面中的一個表面上面，並且其中該複數個的接觸孔（210）係被設置在該兩個表面中的另一個表面上面。
   2.根據申請專利範圍第1項所述之適配器部件（102），其中所述接觸孔（210）被佈置成為一種預定之排列圖案，以與該有殼體的開關元件（100，422）之接觸插頭（103）的排列圖案相對應。
   3.根據申請專利範圍第1項或第2項所述之適配器部件（102），其特徵在於，該複數個的接觸孔（210）中，至少有一個是設置成為有一個導電區（211）而可以與所述多個插頭觸點（104）中的至少一個，形成導電性地連接的。
   4. 一種開關元件（100，422），用於直接插入到電路板（421）上，其中，所述開關元件（100，422）至少包括：
   一個開關元件電路;
   多個插頭觸點（104），其中，所述插頭觸點（104）設有連接到開關元件電路的安裝部位（107）的連接區域，其中，所述安裝部位（107）被設計為可以直接插在電路板（421）上，和其中，所述安裝部位（107）具有一個被配置為可防止插頭連接被無意而鬆釋的固定元件（106）;和
   一個外殼（101，102，423），用來安置該開關元件電路，以及用來設置該多個插頭觸點（104），其中，所述外殼（101，102，423）包括一個殼體部件（101）和一個適配器部件（102），其中所述殼體部件（101）中設置有開關元件電路，並且其中有該多個插頭觸點（104）及該適配器部（102）被固定在其中。
   5.根據申請專利範圍第4項所述之開關元件（100，422），其中所述插頭觸點（104）被設置為使得可以用手將它們插入到電路板（421）上去。
   6.根據申請專利範圍第4項或第4項所述之開關元件（100，422），其中所述開關元件（100，422）之插頭觸點（104）的定位部件（107）的插頭作用是用來抗振的。
   7.根據申請專利範圍第4項至第6項中任意一項所述之開關元件（100，422），其中所述固定元件（106）是為一機械性之固定元件者。
   .
   8.根據申請專利範圍第4項至第7項中任意一項所述之開關元件（100，422），其中該複數個插頭觸點（104）係以預定排列圖案來設置者。
   9.據申請專利範圍第4項至第8項中任意一項所述之開關元件（100，422），其中所述殼體部件（101）和所述適配器部件（102）係彼此互相連接而又是可以互相分開的。
   10.申請專利範圍第4項至第9項中任意一項所述之開關元件（100，422），其中所述殼體部件（101）上設有複數個接觸插頭（103），其被佈置為，使得通過這種複數個接觸插頭，所述殼體部件（101）可與所述適配器部件（102）相連接。
   11.據申請專利範圍第4項至第10項中任意一項所述之開關元件（100，422），其中所述殼體部件和所述適配器部件係設置成為一體者。
   12.根據申請專利範圍第4項至第11項中任意一項所述之開關元件（100，422），其中所述適配器部件（102）係根據申請專利範圍第1項至第3項中任意一項所述之適配器部件（102）而製成者。
   13.一種連接結構（420），其至少包括，一個根據申請專利範圍第4項至第12項中任意一項所述之開關元件（100，422）;和一個具有複數個插頭座孔的電路板（421），其中，所述擁有多個插頭觸點（104，405）的該開關元件（100，422）係插入到所述多個插頭座孔中者。
   14.一種將一個有殼體的開關元件（100，422）直接插入到電路板（421）上的方法，該方法至少包括：
   設置一個具有複數個插頭座孔的電路板（421）;直接將一個具有多個插頭觸點（104，405）的有殼體的開關元件（100，422）作插入，其中，每個所述的多個插頭觸點（104，405）皆被插入到電路板上的一個相應的插頭座孔中，其中所述開關元件（100，422）包括一個殼體（101，102，423），在該殼體中設有開關元件電路和多個插頭觸點（104），其中所述外殼（101，102，423）包括一個殼體部件（ 101）和一個適配器部件（102），和其中，在所述殼體部件（101）中設有開關元件電路，並且其中該多個插頭觸點（104）被固定到適配器部件（102）上。