用於電連接電路板的系統及方法
2023-05-12 07:41:41
專利名稱：用於電連接電路板的系統及方法
技術領域：
本發明涉及用於電連接電路板的系統及方法。背景隨著電、機電和電子系統變得更加複雜，相關的電子電路可能同樣在複雜度上增加。而且，包裝考慮因素可能限制電路板和其它的電子部件可採用的空間。因此，在一些設計中，可能必須在不只一個電路板上提供電子電路。這可能由例如設計的複雜度決定，或者由於一起工作的一對較小的電路板較好地配合在可用的包裝空間中。將單獨的部件焊接到電路板上已經成為在很大程度上自動化的過程；然而，將兩個電路板相互電連接可能仍然需要手工焊接。因此，提供一種不需要將電路板相互焊接的用於電連接電路板的系統及方法將是合乎需要的。概述本發明的實施方式包括用於電連接電路板的系統。該系統包括一對板連接器，這對板連接器被配置成電連接到各自的電路板。板連接器中的每一個包括多個電導體和被配置成圍住電導體的至少一部分的殼體。互連器包括多個電導體，多個電導體中的每一個被配置成電連接到板連接器的各自的電導體，從而電連接電路板。互連器殼體被配置成與板導體的殼體協作，以至少部分地圍住互連器的電導體和板連接器的電導體之間的電連接部。本發明的實施方式還包括用於電連接電路板的系統，該系統包括第一板連接器，該第一板連接器被配置成使用自動化焊接工藝焊接到第一電路板。第一板連接器包括第一殼體和至少部分地布置在第一殼體內的多個電端子。第二板連接器被配置成使用自動化焊接工藝焊接到第二電路板， 並且包括第二殼體和至少部分地布置在第二殼體內的多個電端子。互連器包括多個互連器電端子，所述多個互連器電端子被配置成使用非焊接連接來電連接第一板連接器和第二板連接器的相應的電端子，以電連接第一電路板和第二電路板。本發明的實施方式還包括用於電連接電路板的方法，該方法包括將第一板連接器焊接到第一電路板的步驟，將第二板連接器焊接到第二電路板的步驟，以及使用非焊接連接來電連接第一板連接器和第二板連接器，使得第一電路板和第二電路板電連接。 附圖簡述
圖1是按照本發明的實施方式的系統的透視 圖2是圖1中示出的系統的橫截面視圖；
圖3是圖1中示出的系統的分解圖；
圖4是來自圖1中示出的系統的板連接器的不完整透視圖；
圖5是圖4中示出的板連接器的底側的不完整透視圖；
圖6是來自圖1中示出的系統的互連器的橫截面視圖；以及
圖7是來自圖6中示出的互連器的母端子的不完整視圖。
詳細描述
如所需要的，本文公開了本發明的詳細的實施方式；然而，應當理解，所公開的實施方式僅是可以體現在多種形式和可選形式中的本發明的示例。附圖不一定是按比例的；一些特徵可以被放大或者最小化以顯示特定部件的細節。因此，本文公開的特定的結構和功能細節不應被解釋為限制性的，而僅作為用於教導本領域中的技術人員不同地採用本發明的代表性基礎。圖1示出了按照本發明的實施方式的用於電連接電路板12、14的系統10。系統10包括被示為第一板連接器16和第二板連接器18的一對板連接器。系統10還包括互連器20，該互連器20連同板連接器16、18 —起電連接第一印刷電路板(PCB) 12和第二印刷電路板14。圖2示出了系統10和電路板12、14的橫截面視圖。第一板連接器16包括一對電導體22、24 ;類似地，第二板連接器18包括電導體26、28。板連接器16、18中的每一個還包括各自的殼體30、32，其圍住它們各自的電導體22、24和26、28的至少一部分。互連器20還包括布置在殼體38內的一對電導體34、36。如圖2所不,互連器殼體38與第一和第二板連接器16、18的第一和第二殼體30、32協作，以圍住板連接器16、18的電導體22、24、26、28和互連器20的電導體34、36之間的電連接部。在圖1和圖2中示出的實施方式中，電連接由各自的殼體30、32、38完全圍住；然而,在一些實施方式中，殼體可以不完全圍住電連接部——例如，殼體可具有一個或多個開口以提供散熱或者作為用於製造殼體的模製工藝的結果。如下面更加詳細地解釋的，板連接器16、18與互連器20協作，以提供PCB 12、14之間的電連接。如圖2所示，第一板連接器30從PCB 12的第一側或頂側40安裝，而互連器20從PCB 12的第二側或底側42連接到板連接器30。類似地，第二板連接器32從PCB 14的第一側或頂側43安裝到第二 PCB 14，而互連器20從PCB 14的第二側或底側45連接到第二板連接器32。即使圖2中的圖示的方向將頂側43示為在PCB 14的底側45下面，PCB
12、14的各自的頂側40、43是放置有電氣部件的側面。例如，一些電氣部件可以使用表面安裝技術(SMT)安裝到頂側40、43，或者如在板連接器30、32的情況中的，可從頂側40、43插入到各自的PCB12U4中，同時從下面——即，從底側42、45焊接。如下面更加詳細地解釋的，以上描述的配置允許使用自動化焊接工藝例如波峰焊或者通孔回流焊接將板連接器16、18焊接到它們各自的PCB12、14。如本文所使用的，「自動化焊接工藝」是一般由機器人或者其它的自動化設備執行的工藝，並且雖然某種人工幹預可能是必要的——例如，電氣部件的放置或者調節——焊接不用手完成。而且，電氣部件可以被認為「配置」成通過自動化焊接工藝來焊接，如果例如在相應的PCB的一側上的所有其元件可以被焊接或者掩蔽，使得部件可以被波峰焊接。被「配置」來用於自動化焊接工藝的電子部件的另一個考慮因素是部件是否可以經得起例如在回流工藝例如通孔回流焊接期間可能遇到的高溫。因此，幾何結構、材料特性、或者這些參數的某種組合可以被評估，以確定電子部件是否被「配置」成通過自動化焊接工藝來焊接。由於本發明的實施方式設想板連接器例如板連接器16、18 (其可使用自動化工藝被焊接到PCB)的使用，所以生產裝配可以快速且高效。圖3示出了包括接線片23、25和接線片27、29的系統10的分解圖，接線片23、25是電導體22、24的一部分，以及接線片27、29是電導體26、28的一部分。在本實施方式中，互連器20的電導體34、36被配置為母端子，下面結合圖7更加詳細地描述母端子。電導體34,36的母端子中的每一個被配置成與接線片23、25、27、29中的相應的一個協作，以提供在互連器20和板連接器16、18之間的非焊接連接。在圖3中還示出互連器20的殼體38作為兩件式組件38A、38B ;下面結合圖6更加詳細地描述互連器20的電導體34、36與互連器殼體38的相互作用。如圖4所示，板連接器16從PCB 12的頂側40安裝並且一般位於PCB12的頂側40上；第二板連接器18相對於第二 PCB 14也是如此。圖5示出了 PCB 12的底側42。在該視圖中，容易看出殼體30包括開口端44，該開口端44被布置在接近PCB 12中的孔46處並且與孔46協作。應當理解，第二板連接器18的殼體32與PCB 14中的類似孔協作。如圖4所示，接線片23、25不延伸出殼體30的開口端44。在該配置中，互連器20被布置成穿過其連接的每個PCB中的孔，例如孔46。這有助於確保板連接器16、18的殼體30、32以及互連器殼體38相互重疊並且充分圍住電連接部。當PCB是高壓電路的一部分時，這可能是特別重要的。除接線片23、25之外，第一板連接器16的電導體22、24包括多個引腳48、50、52、54，這些引腳被布置在PCB 12中的相應的孔56、58、60、62中，並在本實施方式中還穿過PCB12中的相應的孔56、58、60、62延伸。如圖5所示，孔56-62中的每一個由跡線環繞，該跡線是刻印在PCB12上的電子電路的一部分。參照圖3和圖4，顯然引腳48、50是電導體24的一部分，而引腳52、54是電導體22的一部分。使用該配置，使用應用於PCB 12的底側42的自動化焊接技術將板連接器16的電導體22、24電連接到PCB12是可能的。相同的配置和自動化焊接工藝可以用於將板連接器18電連接到PCB 14。由於系統10包括互連器例如互連器20以使用非焊接連接來連接板連接器16、18，所以裝配PCB例如電路板12、14的過程可以被快速並且成本有效地執行。這與可能需要手工焊接電導體以完成兩個PCB之間的電連接的其它系統相反。圖6示出了互連器20的橫截面視圖。互連器殼體38包括兩個端部64、66。從圖中很明顯，端部64、66不是完全「開放的」，例如在圖5所示的板連接器殼體30的開口端44的情況中的。更確切地，由於布置成鄰近電導體36、34的端部的開口 68、70，互連器殼體38的端部64被稱為「開放的」。類似地，開口端66包括鄰近電導體34、36的另一端的兩個開口 72、74。開口 68、70被配置成容納接線片，例如第一板連接器16的電導體24、22的接線片25、23。開口 72、74被配置成容納第二板連接器18的接線片27、29。以這種方式，第一和第二板連接器16、18的電端子22、24、26、28被配置成可滑動地連接到互連器20的電端子34、36，以完成非焊接連接。公端子和母端子可以顛倒，以使接線片被布置在互連器內，以及母端子被布置在板連接器內。而且，還可以使用板連接器和互連器之間的其它類型的非焊接連接。圖7示出了電導體34的一部分的不完整視圖。特別是，它示出了電導體34的端部被配置成具有端子腿76、78、80、82的母電端子。除端子腿76-82之外，電導體34的端部還包括夾緊構件84，該夾緊構件被布置成將壓縮力施加在端子腿76-82上，以將各自的接線片固定在其間。母電端子的這種配置提供了允許系統10被用在高壓應用中的優勢。例如，夾緊元件例如夾緊元件84可以由在升高的溫度下具有低鬆弛性的材料例如301不鏽鋼製成。這允許將與接線片直接電接觸的端子腿76-82由高導電材料例如C151銅製成。在沒有使用夾緊元件84的情況下，較高溫度應用一例如超過70安培的電流可能存在的大功率應用——可能需要端子腿76-82由在較高溫度下具有較好的機械性但比更純的銅材料有更差的傳導性的銅合金製成。
使用按照本發明的實施方式的系統例如上面詳細描述的系統10，推進了用於電連接電路板的高效且成本有效的方法。參照上面示出並描述的系統10，本發明的實施方式包括將第一板連接器16焊接到第一 PCB 12的步驟和將第二板連接器18焊接到第二 PCB 14的步驟。如上所解釋的，焊接技術可能方便地為波峰焊或者通孔回流焊接工藝，或者它可以是對實現期望結果有效的某種其它焊接工藝。將第一和第二板連接器16、18相互電連接的步驟將電連接PCB 12、14，並且可以例如使用互連器例如互連器20來實現。本發明的實施方式還包括將板連接器16、18安裝到PCB 12、14的各自的頂側40、43的步驟，和使用互連器20從PCB 12、14的各自的底側42、45將第一和第二板連接器16、18相互連接的步驟。在至少一些實施方式中，互連器20的一端64被布置成穿過PCB 12中的孔並且進入第一板連接器16的殼體30中。類似地，互連器20的另一端66被布置成穿過PCB 14中的孔並且進入第二板連接器18的殼體32中。如上面詳細描述的，板連接器16、18和互連器20之間的連接可以由非焊接連接產生，在至少一些實施方式中，非焊接連接可以通過將接線片從板連接器16、18滑到互連器20中的母電端子中來產生。使用例如以上描述的非焊接連接可以降低電連接和裝配電路板的複雜度及成本。雖然以上描述了示例性的實施方式，但是意圖不是這些實施方式描述本發明的所有可能的形式。更確切地，本說明書中使用的詞是描述性的詞而不是限制性的詞，並且應當理解，可以做出各種改變而不偏離本發明的精神和範圍。另外，各種實現的實施方式的特徵可以被組合以形成本發明的另外的實施方式。
權利要求
1.一種用於電連接電路板的系統，包括: 一對板連接器，其被配置成電連接到各自的電路板，所述板連接器中的每一個包括多個電導體和被配置成圍住所述電導體的至少一部分的殼體；以及 互連器，其包括多個電導體和殼體，所述互連器的所述多個電導體中的每一個被配置成電連接到所述板連接器的各自的電導體，從而電連接所述電路板，所述互連器的所述殼體被配置成與所述板導體的所述殼體協作，以至少部分地圍住所述互連器的電導體和所述板連接器的電導體之間的電連接部。
2.根據權利要求1所述的系統，其中每一個板連接器的所述殼體包括被配置成與各自的電路板中的孔協作的開口端，使得在所述互連器電連接到所述板連接器時，所述互連器的相應的部分被布置成穿過每一個電路板中的相應的孔並且進入各自的板連接器的開口端中。
3.根據權利要求2所述的系統，其中所述板連接器中的每一個被配置成被安裝到各自的電路板的第一側，並且所述互連器從所述電路板的第二側電連接所述板連接器。
4.根據權利要求3所述的系統，其中所述板連接器的所述電導體中的每一個包括被配置成布置在各自的電路板中的孔中的至少一個引腳，使得所述板連接器的所述電導體能夠使用自動化焊接工藝焊接到它們各自的電路板。
5.根據權利要求4所述的系統，其中所述板連接器的所述電導體中的每一個包括依尺寸製造為不延伸出相應的板連接器的開口端的接線片，所述互連器的所述電導體中的每一個包括被布置在所述互連器的所述殼體內並且被配置成連接到相應的接線片的各自的母端子，所述互連器的所述殼體包括兩個端部，每一個端部依尺寸製造為配合到各自的板連接器的開口端中，以便於所述接線片和所述母端子之間的電連接。
6.根據權利要求1所述的系統，其中所述板連接器的所述電導體中的每一個包括接線片，並且所述互連器的所述電導體中的每一個包括被配置成連接到相應的接線片的各自的母端子，所述母端子中的每一個包括各自的一組端子腿和相應的夾緊構件，所述夾緊構件被布置成將壓縮力施加在所述端子腿上以將各自的接線片固定在其間。
7.一種用於電連接電路板的系統，包括: 第一板連接器，其被配置成使用自動化焊接工藝焊接到第一電路板，並且包括第一殼體和至少部分地布置在所述第一殼體內的多個電端子； 第二板連接器，其被配置成使用自動化焊接工藝焊接到第二電路板，並且包括第二殼體和至少部分地布置在所述第二殼體內的多個電端子；以及 互連器，其包括多個互連器電端子，所述多個互連器電端子被配置成使用非焊接連接來電連接所述第一板連接器和所述第二板連接器的相應的電端子，以電連接所述第一電路板和所述第二電路板。
8.根據權利要求7所述的系統，其中所述互連器還包括至少部分地圍住所述互連器電端子的互連器殼體，所述互連器殼體被配置成與所述第一殼體和所述第二殼體協作，以至少部分地圍住所述第一板連接器和所述第二板連接器的所述電端子與所述互連器電端子之間的電連接部。
9.根據權利要求8所述的系統，其中所述第一殼體和所述第二殼體每個包括開口端，並且所述互連器殼體包括兩個開口端，所述互連器電端子被配置成可滑動地連接到所述第一板連接器和所述第二板連接器的所述電端子，使得當所述互連器電端子電連接到所述第一板連接器和所述第二板連接器的相應的電端子時，所述互連器殼體的所述開口端以及所述第一板連接器和所述第二板連接器的各自的開口端重疊。
10.根據權利要求9所述的系統，其中所述第一殼體和所述第二殼體的所述開口端被配置成布置在接近所述第一電路板和所述第二電路板中的相應的孔處，使得當所述互連器電端子電連接到所述第一板連接器和所述第二板連接器的相應的電端子時，所述互連器殼體的所述開口端穿過所述第一電路板和所述第二電路板中的相應的孔延伸。
11.根據權利要求9所述的系統，其中所述第一板連接器和所述第二板連接器的所述電端子或者所述互連器電端子中的一個是接線片，以及所述第一板連接器和所述第二板連接器的所述電端子或者所述互連器電端子中的另一個是母端子，所述母端子被配置成在其中容納所述接線片。
12.根據權利要求11所述的系統，其中所述母端子中的每一個包括各自的一組端子腿和相應的夾緊元件，所述夾緊元件被布置成將壓縮力施加在所述端子腿上，以將各自的接線片固定在其間。
13.根據權利要求8所述的系統，其中所述板連接器中的每一個被配置成被安裝到所述第一電路板和所述第二電路板的各自的頂側，並且所述互連器從所述電路板的各自的底側電連接所述第一板連接器和所述第二板連接器。
14.一種用於電連接電路板的方法，包括: 將第一板連接器焊接到第一電路板； 將第二板連接器焊接到第二電路板；以及 使用非焊接連接來電連接所述第一板連接器和所述第二板連接器，使得所述第一電路板和所述第二電路板電連接。
15.根據權利要求14所述的方法，其中將所述第一板連接器和所述第二板連接器焊接到所述第一電路板和所述第二電路板的步驟包括使用自動化焊接工藝分別將所述第一板連接器和所述第二板連接器焊接到相應的第一電路板和第二電路板。
16.根據權利要求14所述的方法，其中使用非焊接連接來電連接所述第一板連接器和所述第二板連接器的步驟包括將互連器電連接到所述第一板連接器和所述第二板連接器。
17.根據權利要求16所述的方法，其中將所述第一板連接器和所述第二板連接器焊接到所述第一電路板和所述第二電路板的步驟還包括: 從所述第一電路板的頂側安裝所述第一板連接器，並且從所述第一電路板的底側焊接所述第一板連接器；以及 從所述第二電路板的頂側安裝所述第二板連接器，並且從所述第二電路板的底側焊接所述第二板連接器，並且其中所述互連器從第一電路板和第二電路板的底側電連接到所述第一板連接器和所述第二板連接器。
18.根據權利要求16所述的方法，其中將所述互連器電連接到所述第一板連接器和所述第二板連接器的步驟包括將所述互連器的一端布置為穿過所述第一電路板中的孔以及將所述互連器的另一端布置為穿過所述第二電路板中的孔。
19.根據權利要求16所述的方法， 其中所述互連器與所述第一板連接器和所述第二板連接器中的每一個之間的電連接是母端子到接線片連接。
20.根據權利要求19所述的方法，其中每一個母端子包括各自的一組端子腿和相應的夾緊元件，所述夾緊元件 被布置成將壓縮力施加在所述端子腿上，以將各自的接線片固定在其間。
全文摘要
本發明公開了用於電連接電路板的系統及方法。一種用於電連接電路板的系統包括一對板連接器，這對板連接器被配置成電連接到各自的電路板。板連接器中的每一個包括多個電導體和被配置成圍住電導體的至少一部分的殼體。互連器包括多個電導體，多個電導體中的每一個被配置成電連接到板連接器的各自的電導體，從而電連接電路板。互連器殼體被配置成與板導體的外殼協作，以至少部分地圍住互連器的電導體和板連接器之間的電連接部。
文檔編號H01R13/46GK103138065SQ20121045226
公開日2013年6月5日 申請日期2012年11月13日 優先權日2011年11月22日
發明者約翰·N·託普留斯基, 理察·J·哈姆珀 申請人:李爾公司