TWI617232B - 用於固定在電路板上的固定元件以及用於將電路板與這種固定元件間隔連接的固定裝置和方法 - Google Patents

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Abstract

一種固定元件，具有：第一固定區段，用於與間隔元件連接；以及第二卡鎖區段，用於與電路板卡鎖。在固定區段和卡鎖區段之間佈置有中間區段，其用於構建針對間隔元件的第一止擋和針對電路板的第二止擋。固定元件為了構建固定裝置而與關聯的間隔元件連接。間隔元件固定在第一電路板上。接著，第二電路板與固定元件卡鎖。通過這種方式，兩個電路板可以用簡單、靈活和自動化的方式間隔地相互連接。

Description

用於固定在電路板上的固定元件以及用於將電路板與這種固定元件間隔連接的固定裝置和方法
本發明涉及一種用於固定在電路板上的固定元件。此外，本發明涉及一種用於將電路板與這種固定元件間隔連接的固定裝置和方法。
由DE 10 2007 035 794 A1公開了一種電路板複合結構，其中第一電路板借助間隔保持器與第二電路板導電連接。觸針注入到由塑料製成的間隔保持器中。彎曲的觸針借助焊劑導電地固定在第一電路板上，而第二觸針引導穿過第二電路板中的安裝開口並且在那裡借助焊劑焊接。不利的是，電路板複合結構的製造複雜，並且尤其是不能建立電隔離的連接。
由EP 0 357 362 A2公開了一種用於電子器件的殼體。在殼體中佈置有基礎板，其具有突出的區域用於固定電路板。固定元件用於固定，這些固定元件與突出的區域以及電路板卡鎖。
由此，本發明所基於的任務是，提供一種固定元件，其能夠實現在電路板上的簡單固定。固定元件尤其是應當實現電路板之間的電隔離的連接。
該任務通過具有請求項1所述特徵的固定元件解決。借助第一固定區段，固定元件可以用簡單並且自動的方式與間隔元件連接，該間隔元件用於固定在第一電路板上。此外，固定元件可以借助第二卡鎖區段以簡單和自動的方式與第二電路板卡鎖，使得電路板間隔地彼此連接。佈置在固定區段和卡鎖區段之間的中間區段用於構建針對第一固定區段與關聯的間隔元件的連接的第一止擋，以及用於構建針對第二電路板在第二卡鎖區段上的連接或卡鎖和/或容納的第二止擋。固定元件為了構建固定區段和卡鎖區段尤其是由彈性材料製造，例如塑料材料。
安裝面以簡單的方式保證了固定元件的自動安裝。通過在末端側佈置在第二卡鎖區段上的安裝面，固定元件可以用簡單的方式自動地保持和安裝。例如，固定元件可以自動地與關聯的間隔元件連接。此外，固定元件可以借助與其連接的間隔元件來自動地保持，以便將間隔元件以簡單並且自動的方式與第一電路板連接。安裝面尤其是用作抽吸面，以便用氣動方式保持固定元件。
根據請求項2所述的固定元件保證了簡單的自動的安裝。通過平坦地構建的安裝面，固定元件可以用簡單的方式保持。這例如以氣動方式進行。對於安裝面A，尤其是適用：A3mm2，尤其是A4.5mm2，並且尤其是A6mm2。安裝面優選圓形地構建。優選的是，安裝面垂直於固定元件的縱向中軸線。通過這種方式，能夠以簡單的方式實現固定元件在縱向中軸線方向上的運動，用於與間隔 元件連接和/或用於將間隔元件固定在第一電路板上。
根據請求項3所述的固定元件能夠以簡單的方式實現第二卡鎖區段與第二電路板的卡鎖。通過第二卡鎖區段在安裝面的區域中具有預定變形部位、尤其是預定折斷部位，能夠實現容易地將第二卡鎖區段引入到第二電路板上的關聯的凹陷中。因為在第二卡鎖區段與第二電路板卡鎖的情況下不再需要安裝面，所以安裝面的變形或者折斷沒有不利。
根據請求項4所述的固定元件以簡單的方式保證了第二卡鎖區段與第二電路板的卡鎖。通過將至少兩個卡鎖臂在末端側穿過壁連接，第二卡鎖區段一方面形成了安裝面。另一方面，至少兩個彼此間隔的卡鎖臂由於預定變形部位、尤其是預定折斷部位而能夠以簡單的方式相對於固定元件的縱向中軸線徑向移動。因為卡鎖臂能夠靈活移動，所以能夠用簡單的方式實現第二卡鎖區段與第二電路板的卡鎖。優選的是，所述至少兩個卡鎖臂由塑料材料構建。
根據請求項5所述的固定元件以簡單的方式保證了構建為第一卡鎖區段的固定區段與間隔元件的卡鎖。至少一個第一卡鎖突起在徑向方向上從支承栓開始延伸。例如，所述至少一個第一卡鎖突起片狀、螺旋狀和/或盤狀地構建。
根據請求項6所述的固定元件以簡單的方式保證了固定元件在關聯的間隔元件上的可靠固定。
根據請求項7所述的固定元件保證了固定元件與關聯的間隔元件的簡單的自動連接。固定區段朝向其自由末端逐漸變細，通過這種方式，其可以簡單並且可靠地引入間隔元件的關聯的凹陷中。
根據請求項8所述的固定元件保證了第二電路板在第二卡鎖區段上的簡單的自動固定。至少一個第二卡鎖突起朝向自由端部逐漸變細，通過這種方式，第二卡鎖區段可以簡單並且可靠地引入第二電路板的關聯的凹陷中。
根據請求項9所述的固定元件保證了與第一電路板的簡單並且自動的連接。與固定元件連接的間隔元件優選與第一電路板焊接。由此，間隔元件具有高溫。因為間隔元件與固定元件接觸，所以固定元件也被施加以高溫。耐溫度變化的塑料材料防止了固定元件的損傷。耐溫度變化尤其是意味著，直到最低溫度也不發生塑料材料的軟化。固定元件優選由高溫塑料材料例如LCP(LCP：液晶聚合物)構建。
根據請求項10所述的固定元件能夠實現兩個電路板之間的電隔離的連接。
根據請求項11所述的固定元件以簡單的方式保證了可靠的固定。固定元件此外能夠容易地製造。固定區段和/或卡鎖區段尤其是構建為使得與間隔元件或者電路板的關聯的連接牢固或者又可以鬆開
此外，本發明所基於的任務是，提供一種固定裝置，其能夠以簡單、靈活並且自動的方式實現電路板的間 隔連接。
該任務通過具有請求項12所述的特徵的固定裝置解決。根據本發明的固定裝置的優點對應於已經描述的根據本發明的固定元件的優點。固定元件的第一固定區段與間隔元件連接。在固定區段和間隔元件之間的連接可以形狀配合、力配合和/或材料配合地構建。例如，該連接可以構建為卡鎖連接、螺旋連接、連接、黏合連接和/或注塑連接。固定區段優選佈置在間隔元件的凹陷中並且在其中固定。凹陷例如構建為穿通孔或者盲孔。通過固定裝置的兩件式構型，可以用簡單並且靈活的方式通過間隔元件的長度來預先給定要連接的電路板的間隔。為此，例如可以由多個類似的、具有不同長度的間隔元件根據所希望的間隔來選擇確定的間隔元件並且與固定元件連接。間隔元件與第一電路板分離地構建，即並非與第一電路板是一件式的。間隔元件借助與其連接的固定元件固定在第一電路板上。接著，可以將第二電路板與固定元件卡鎖。
根據請求項13所述的固定裝置以簡單並且可靠的方式保證了間隔元件在第一電路板上的固定。金屬例如是鋼或者黃銅。間隔元件由金屬構成，通過這種方式，固定裝置形成SMD器件(SMD：表面安裝器件)，其例如與其他的SMD器件一同焊接在第一電路板上。
此外，本發明基於的任務是，提供一種方法，其能夠以簡單、靈活並且自動的方式實現電路板的間隔連接。
該任務通過具有請求項14所述的特徵的方法來 解決。根據本發明的方法的優點對應於根據本發明的固定元件和根據本發明的固定裝置的已經描述的優點。在間隔元件固定或焊接在第一電路板上之前或之後，相應的固定元件可以與關聯的間隔元件連接。優選的是，相應的固定元件首先與關聯的間隔元件連接成為固定裝置，並且接著間隔元件固定或焊接在第一電路板上。根據本發明的方法尤其是也可以借助請求項13和14所述的特徵來擴展。
1‧‧‧固定裝置
2‧‧‧第一電路板
3‧‧‧第二電路板
4‧‧‧固定元件
5‧‧‧間隔元件
6‧‧‧第一卡鎖區段，固定區段
7‧‧‧第二卡鎖區段
8‧‧‧中間區段
9，9'‧‧‧縱向中軸線
10‧‧‧圓形片
11，12，26，33‧‧‧止擋
13‧‧‧支承栓
14‧‧‧支承栓基本體
15‧‧‧支承栓尖端
16‧‧‧自由末端
17‧‧‧支承栓接片
18‧‧‧第一卡鎖突起
19，20‧‧‧卡鎖臂
21‧‧‧自由空間
22‧‧‧壁
23‧‧‧卡鎖臂基本體
24‧‧‧卡鎖臂尖端
25‧‧‧第二卡鎖突起
27‧‧‧間距區段
28‧‧‧引入區段
29‧‧‧卡鎖凹陷
30‧‧‧自由末端
31‧‧‧內螺紋
32‧‧‧引入止擋
34‧‧‧引入開口
35‧‧‧焊劑
36，36'‧‧‧凹陷
37‧‧‧圓柱形的基本體
38‧‧‧尖端
39‧‧‧固定栓
40‧‧‧凹陷
A‧‧‧安裝面
L‧‧‧長度
本發明的其他特徵、優點和細節從下面對多個實施例的描述中得到。其中：圖1示出了根據第一實施例的固定裝置的截面圖，其將兩個電路板間隔地相互連接，圖2示出了圖1中的固定裝置的透視圖，圖3示出了圖2中的固定裝置的固定元件的透視圖，圖4示出了圖2中的固定裝置的間隔元件的透視圖，圖5示出了根據第二實施例的固定裝置的截面圖，其將兩個電路板間隔地相互連接，以及圖6示出了根據第三實施例的固定裝置的截面圖，其將兩個電路板間隔地相互連接。
下面借助圖1至圖4描述第一實施例。固定裝置1用於將第一電路板2與第二電路板3間隔地連接。固定裝置1 包括固定元件4，該固定元件與關聯的間隔元件5形狀配合地連接。
固定元件4具有構建為第一卡鎖區段6的固定區段和第二卡鎖區段7，在其間佈置有中間區段8。卡鎖區段6、7與中間區段8一件式地構建。此外，卡鎖區段6、7在中間區段8上佈置為使得固定元件4具有縱向中軸線9。
卡鎖區段6、7和中間區段8由塑料材料構建，該塑料材料耐受直到至少240℃、尤其是至少260℃、並且尤其是至少280℃的溫度。該塑料材料是電絕緣的。例如，該塑料材料是LCP塑料(LCP：液晶聚合物)。
中間區段8通過圓形片10形成，其在朝向第一卡鎖區段6的端側上形成針對間隔元件5的第一止擋11，並且在朝向第二卡鎖區段7的端側上形成針對第二電路板3的第二止擋12。中間區段8基本上垂直於縱向中軸線9延伸。
從中間區段8出發，支承栓13與縱向中軸線9同心地延伸。支承栓13具有圓柱形的支承栓基本體14，在其上，末端側地佈置有支承栓尖端15，使得支承栓13朝著自由末端16的方向逐漸變細。在支承栓基本體14上佈置有相對於縱向中軸線9彼此對置的支承栓接片17，它們沿著縱向中軸線9走向並且將支承栓尖端15與中間區段8連接。在支承栓接片17之間，在支承栓基本體14的兩側上佈置有多個第一卡鎖突起18，其沿著縱向中軸線9彼此間隔地佈置。第一卡鎖突起18片狀或者盤狀地構建。可替選地，第一卡鎖突起18可以螺旋狀地構建。第一卡鎖突起18基本上沿著支承栓 基本體14的半環周延伸。支承栓13和關聯的第一卡鎖突起18構建第一卡鎖區段6。
第二卡鎖區段7從中間區段8出發與縱向中軸線9同心地延伸。第二卡鎖區段7包括兩個卡鎖臂19、20，它們彼此間隔地佈置在中間區段8上，並且在其間形成縫隙狀自由空間21的邊界。通過間隔的佈置，卡鎖臂19、20在末端側在徑向方向上能夠靈活移動。卡鎖臂19、20在末端側通過形成自由空間21的邊界的壁22連接。壁22薄地構建，使得其形成預定變形部位，該預定變形部位允許卡鎖臂19、20在徑向方向上的移動。優選的是，壁22薄到使得其構建預定折斷部位，使得壁22在卡鎖臂19、20徑向移動的情況下被破壞。
在第二卡鎖區段7的自由末端30上平坦地構建有卡鎖臂19、20。壁22在卡鎖臂19、20之間齊平地走向，通過這種方式，第二卡鎖區段7在末端側形成平坦的安裝面A。安裝面A基本上垂直於縱向中軸線9走向。安裝面A尤其是圓形地構建。優選適用的是：A3mm2，尤其是A4.5mm2，並且尤其是A6mm2。預定變形部位或者預定折斷部位由此構建在安裝面A的區域中。
卡鎖臂19、20分別具有卡鎖臂基本體23和佈置在其上的卡鎖臂尖端24。相應的卡鎖臂基本體23和關聯的卡鎖臂尖端24在橫截面中以圓形區段的形狀構建。相應的卡鎖臂基本體23沿著縱向中軸線9具有恒定的半徑，使得相應的卡鎖臂基本體23以基本上半圓柱體的形狀構建。而相應 的卡鎖臂尖端24的半徑沿著縱向中軸線9朝向自由末端30減小，使得第二卡鎖區段7朝著安裝面A的方向減小。與關聯的卡鎖臂基本體23直接相鄰的相應卡鎖臂尖端24具有更大的半徑，通過這種方式，卡鎖臂尖端24與關聯的卡鎖臂基本體23構建相應的第二卡鎖突起25。相應的第二卡鎖突起25在朝向中間區段8的端側上構建關聯的第三止擋26。相應的止擋26具有環形區段的形狀。
間隔元件5具有間距區段27和與其一件式構建的引入區段28。間距區段27和引入區段28空心圓柱形地構建，並且形成卡鎖凹陷29的邊界。卡鎖凹陷29沿著縱向中軸線9'延伸通過間隔元件5。在朝向卡鎖凹陷29的內壁上，間隔元件5具有內螺紋31用於與第一卡鎖突起18卡鎖。間距區段27具有比引入區段28更大的半徑，使得間隔元件5構建環形的引入止擋32。此外，間距區段27在背離引入區段28的側上構建環形的止擋33。間隔元件5為了與第一電路板2焊接而由金屬、尤其是鋼或黃銅構成。
下面具體描述電路板2、3的間隔連接。電路板2、3借助多個固定裝置1間隔地相互連接。下面僅僅示例性地描述電路板2、3借助固定裝置1之一的連接。
首先，由固定元件4和關聯的間隔元件5製造固定裝置1。為此，將第一卡鎖區段6引入卡鎖凹陷29中，由此第一卡鎖突起18卡鎖在內螺紋31中。通過支承栓尖端15，使得引入變得容易。當止擋11和33相互靠置時，該引入停止。
間隔元件5作為單獨的部件來提供。優選的是，準備多個類似的、具有不同長度L的間隔元件5，使得可以根據電路板2、3之間的所希望的間隔來選擇具有合適長度L的間隔元件5。固定元件4與關聯的間隔元件5的卡鎖可以手動地或者自動地進行。自動卡鎖例如進行為，使得多個固定元件4環繞，並且關聯的間隔元件5完全自動地裝配。此外，自動卡鎖例如可以進行為，使得固定元件4氣動地保持在平坦的安裝面A上，並且借助合適的操作系統以第一卡鎖區段6引入卡鎖凹陷29中。間隔元件5在此借助操作系統例如以機械方式保持。
接著，將第一電路板2固定在固定裝置1上。為此，固定裝置1在安裝面A上氣動地保持，並且借助操作系統將間隔元件5的引入區段28引入第一電路板2中的關聯的引入開口34中。該引入通過引入止擋32來停止。金屬的間隔元件5隨後與第一電路板2通過焊劑35對應於SMD器件(SMD：表面安裝器件)地焊接。在該焊接過程中，必要時也還可以將其他的SMD器件與第一電路板2焊接。焊劑35建立金屬的間隔元件5和第一電路板2之間的固定連接。固定元件4由耐高溫的塑料材料構建，通過這種方式，固定元件4並未由於焊接過程而被損壞。
接著，將第二電路板3與固定元件4連接。為此，第二電路板3被手動或者自動地抓取並且朝著縱向中軸線9的方向移動，使得第二卡鎖區段7引入第二電路板3的連貫的凹陷36中。在引入時，卡鎖臂19、20徑向地朝著縱向中 軸線9的方向移動，使得壁22由於作為預定變形部位或者預定折斷部位的構型而變形或者損壞。卡鎖臂尖端24於是可以容易地被引導通過凹陷36。當第二電路板3抵靠到止擋12時，第二電路板3沿著縱向中軸線9的移動停止。卡鎖臂基本體23的軸向長度匹配為使得在抵靠時卡鎖臂尖端24完全引導通過凹陷36，使得第三止擋26形成針對第二電路板3的對應止擋。為此，卡鎖臂基本體23的軸向長度大約對應於第二電路板3的厚度。在卡鎖臂尖端24完全引導通過凹陷36之後，彈性的卡鎖臂19、20又在徑向方向上從縱向中軸線9移動離開。卡鎖臂基本體23的半徑基本上對應於凹陷36的半徑，使得第二電路板3橫向於縱向中軸線9地靠置到卡鎖臂基本體23上，並且可靠地保持。第二卡鎖區段7通過這種方式在軸向和徑向方向上可靠地固定在第二電路板3上。
如果第二電路板3構建為使得凹陷36'朝著背離第一電路板2的側的方向展寬，則第二電路板3靠置在止擋12上並且在徑向方向上固定。在軸向方向上，第二電路板3通過重力保持定位。第二電路板3和凹陷36'的該替選的擴展方案在圖1中作為虛線示出。
下面借助圖5描述第二實施例。不同於第一實施例，第二卡鎖區段7具有圓柱形的基本體37以及橫截面為圓形的尖端38。尖端38在末端側構建平坦的安裝面A。此外，尖端38構建帶有第三止擋26的第二卡鎖突起25。固定元件4由彈性材料、尤其是由彈性的塑料或橡膠材料構成，使得第二卡鎖區段7能夠引導通過凹陷36。關於其他的結構和其 他的工作方式，參見第一實施例。
下面借助圖6描述第三實施例。不同於前面的實施例，固定區段6與間隔元件5力配合地和/或材料配合地連接。固定區段6為此具有固定栓39，其與中間區段8連接。固定栓39佈置在間隔元件5的凹陷40中。固定栓39可以對應於前面的實施例地朝向其自由末端16逐漸變細。可替選地，固定栓39可以在末端側平坦地構建。凹陷40可以構建為穿通孔或者盲孔。在圖6中示出了作為盲孔的構型。固定栓39可以通過壓配合連接、黏合連接或者注塑連接來與間隔元件5連接。在注塑連接的情況下，間隔元件5用作注塑機的插入件，其中固定元件4通過注塑直接在製造時與間隔元件5連接。關於其他的結構和其他的工作方式，參見前面的實施例。
根據本發明的電路板2、3的間隔安裝由此在將兩個電路板以限定間隔安裝時保證了高的工藝可靠性以及高的自動化程度。安裝面提供了集成的抽吸輔助，並且保證了固定裝置1在第一電路板2上的完全自動化的裝配。該集成的抽吸輔助在之後不必去除。安裝面設置有預定變形部位或者預定折斷部位，使得在裝配之後保證了第二卡鎖區段7的嵌入功能或者卡鎖功能。通過在第一電路板2上的SMD裝配以及與第二電路板3的嵌入連接或者卡鎖連接，省去了相應的旋擰，由此保證了高的工藝可靠性。通過固定裝置1，由此電路板2、3可以簡單、快速、靈活並且可靠地相互間隔連接。
1‧‧‧固定裝置
2‧‧‧第一電路板
3‧‧‧第二電路板
4‧‧‧固定元件
5‧‧‧間隔元件
6‧‧‧第一卡鎖區段，固定區段
7‧‧‧第二卡鎖區段
8‧‧‧中間區段
9，9'‧‧‧縱向中軸線
10‧‧‧圓形片
11，12，26‧‧‧止擋
13‧‧‧支承栓
14‧‧‧支承栓基本體
15‧‧‧支承栓尖端
16‧‧‧自由末端
18‧‧‧第一卡鎖突起
19，20‧‧‧卡鎖臂
21‧‧‧自由空間
22‧‧‧壁
23‧‧‧卡鎖臂基本體
24‧‧‧卡鎖臂尖端
25‧‧‧第二卡鎖突起
27‧‧‧間距區段
28‧‧‧引入區段
29‧‧‧卡鎖凹陷
30‧‧‧自由末端
31‧‧‧內螺紋
32‧‧‧引入止擋
33‧‧‧止擋
34‧‧‧引入開口
35‧‧‧焊劑
36，36'‧‧‧凹陷
A‧‧‧安裝面

Claims (14)

  1. 一種用於固定在電路板上的固定元件，具有：- 第一固定區段，用於與間隔元件連接，- 第二卡鎖區段，用於與電路板卡鎖，以及- 中間區段，其佈置在固定區段和卡鎖區段之間用於構建針對間隔元件的第一止擋和針對電路板的第二止擋，其中，所述第二卡鎖區段在末端側構建有用作抽吸面的平坦狀安裝面，以供氣動方式保持住該固定元件，且所述第二卡鎖區段在安裝面的區域中具有預定變形部位。
  2. 根據請求項1所述的固定元件，其中，所述安裝面垂直於固定元件的縱向中軸線地走向。
  3. 根據請求項1或2所述的固定元件，其中，所述第二卡鎖區段在安裝面的區域中具有預定折斷部位。
  4. 根據請求項1至2中的任一項所述的固定元件，其中，所述第二卡鎖區段具有至少兩個卡鎖臂，它們彼此間隔並且在末端側通過壁連接，其中所述壁尤其是形成預定變形部位。
  5. 根據請求項1至2中的任一項所述的固定元件，其中，所述固定區段構建為第一卡鎖區段，其具有與縱向中軸線同心佈置的支承栓，在其上構建有至少一個第一卡鎖突起。
  6. 根據請求項5所述的固定元件，其中，在所述支承栓上沿著縱向中軸線構建有多個第一卡鎖突起。
  7. 根據請求項1至2中的任一項所述的固定元件，其中，所述固定區段朝向自由末端逐漸變細。
  8. 根據請求項1至2中的任一項所述的固定元件，其中，所述第二卡鎖區段構建至少一個第二卡鎖突起，並且從所述至少一個第二卡鎖突起朝著自由末端的方向逐漸變細。
  9. 根據請求項1至2中的任一項所述的固定元件，其中，所述固定區段、所述卡鎖區段和所述中間區段由塑料材料構建，該塑料材料耐受直到至少240℃、尤其是至少260℃、並且尤其是至少280℃的溫度。
  10. 根據請求項1至2中的任一項所述的固定元件，其中，所述固定區段、所述卡鎖區段和所述中間區段由電絕緣的塑料材料構建。
  11. 根據請求項1至2中的任一項所述的固定元件，其中，所述固定區段、所述卡鎖區段和所述中間區段相互一件式地構建。
  12. 一種用於間隔連接電路板的固定裝置，具有：- 間隔元件，用於固定在第一電路板上，- 根據請求項1至11之一所述的固定元件，用於固定在第二電路板上，其中固定區段與間隔元件連接。
  13. 根據請求項12所述的固定裝置，其中，所述間隔元件由金屬製成，用於與所述第一電路板焊接。
  14. 一種用於間隔連接電路板的方法，具有以下步驟：- 提供第一電路板以及要與其連接的第二電路板，- 提供多個間隔元件以及關聯的、根據請求項1至11之一所述的固定元件，它們相互連接，- 將間隔元件固定在第一電路板上，尤其是通過將間隔元件焊接在第一電路板上進行，以及- 將第二電路板佈置在固定元件上，尤其是使得第二卡鎖區段與第二電路板卡鎖。
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