螺釘支撐裝置及PCB與螺釘的固定方法與流程

2023-06-05 07:48:11

本發明涉及線路板領域，具體地，涉及一種連接PCB與螺釘的螺釘支撐裝置及PCB與螺釘的固定方法。

背景技術：

印製線路板(printer circuit board,PCB)是電子工業的重要部件之一，主要有0.5mm、0.8mm、3.2mm等多種標稱厚度。圖1與圖2分別示出了PCB通孔示意圖以及將螺釘固定於PCB的傳統結構的縱向剖視圖。如圖2所示，將螺釘110固定於PCB100的傳統結構為：在合適的位置由PCB的第一表面101向PCB的第二表面102沿縱向打出一個圓柱形的通孔103，該通孔的直徑小於螺頭104的最大外徑且大於螺杆105的最大外徑。將該螺釘的螺杆尾端109由PCB第一表面插入PCB的通孔103中後，該螺釘螺頭的下表面106被PCB的第一表面101支撐；隨後將該螺釘的螺杆105從PCB第二表面102一側伸出來的部分固定於銅柱或其他裝置中，從而實現對PCB 100、螺釘110以及銅柱或者其他裝置的整體固定。由於以上述傳統方法固定時，螺頭104的頂端高出PCB第一表面101所在水平面，其高出的高度為螺頭的厚度，從而影響到PCB的外觀平整性，進一步幹涉到PCB與其他裝置的連接與組合。

為了減小上述螺頭高度對結構的影響，實際操作中可以通過兩次打孔得到雙層沉頭通孔，使螺頭頂端高度下降。圖3示出了現有技術中雙層沉頭通孔的縱向剖視圖。如圖3所示，雙層沉頭通孔111包括上層孔和下層孔，所述上層孔與所述下層孔同軸且在PCB內部相互連通，所述上層孔開口於PCB的第一表面，所述下層孔開口於PCB的第二表面，其中，所述上層孔的內徑大於所述螺頭的最大外徑，所述下層孔小於所述螺頭的最大外徑、大於所述螺杆的最大外徑。對m層PCB製作雙層沉頭通孔111的過程是：第一步，完成該PCB第一層至第n層的壓合以及第n+1層至第m層的壓合，其中第n層與第n+1層暫時不進行壓合，PCB的第一表面為PCB第一層的裸露面，第二表面為PCB第m層的裸露面，並且n小於m；第二步，確定壓合完成的第一層至第n層與第n+1層至第m層的通孔圓心定位點一致；第三步，以該點為圓心、以大於螺頭最大外徑的直徑沿著與第一表面垂直的方向在第一層至第n層打出上層孔，並且以所述定位點為圓心、以小於螺頭最大外徑且大於螺杆最大外徑的直徑沿著與第二表面垂直的方向在第n+1層至第m層打出下層孔；第四步，對準第一層至第n層與第n+1層至第m層使上層孔與下層孔的圓心重合，並且第一層至m層的PCB的定位點重疊；第五步，壓合第n層與第n+1層，形成m層PCB的雙層沉頭通孔。當將螺杆尾端由上層孔插入到下層孔中後，PCB的第n層與第n+1層的交界面能夠支撐螺頭，從而螺頭頂端的高度比上述傳統固定方式中螺頭頂端的高度相比有所下降，下降的高度等於寬徑孔的高度，即PCB第一層至第n層的厚度，故減輕了由螺頭高度產生的結構幹涉。這樣的固定方式雖然可以解決傳統固定方式中的結構幹涉問題，但是還存在不足之處：由於雙層沉頭通孔的製作過程複雜，不僅耗費了工時，還容易造成PCB的報廢，導致PCB購買成本增加。

因此，期望避免對PCB二次打孔的過程，並實現螺頭高度相對於PCB表面的下降。

技術實現要素：

針對上述現有技術存在的缺陷，本發明要解決的技術問題是提供一種螺釘支撐裝置以及PCB與螺釘的固定方法，不僅可以在連接螺釘與PCB時減輕由螺頭高度造成的結構幹涉問題，而且不需要對PCB進行兩次打孔，從而不容易損壞PCB。

根據本發明的一方面，提供一種螺釘支撐裝置，該螺釘支撐裝置用於連接PCB和螺釘，所述PCB具有用於承載各種元件的第二表面、與所述第二表面相背的第一表面以及第二通孔，所述螺釘包括螺杆與螺頭，其特徵在於，所述螺釘支撐裝置包括：固定墊，其相對兩端具有第一端面和第二端面，所述第一端面用於與PCB的第二表面固定；位於固定墊中的第一通孔，其將所述第一端面與第二端面連通，用於使所述螺杆穿過其中，其中，所述第二通孔的內徑大於所述螺頭的外徑，用於使所述螺頭置於所述第二通孔內部。

優選地，所述固定墊的第一端面至第二端面的垂直距離不超過所述各種元件頂端至所述PCB的第二表面的垂直距離。

優選地，所述固定墊的第一端面與所述PCB的第二表面具有相對應的焊盤，用於將所述固定墊與所述PCB以焊接的方式固定並連接。

優選地，所述第一通孔的內徑大於所述螺杆的外徑且小於所述螺頭的外徑。

優選地，所述第一通孔的內壁具有與所述螺杆外壁相吻合的螺紋。

優選地，所述第一通孔為由寬徑孔與窄徑孔所組成的雙層孔，所述寬徑孔開口於所述固定墊的第一端面，所述窄徑孔開口於所述固定墊的第二端面，所述寬徑孔與所述窄徑孔同軸並且相互連通，所述寬徑孔的內徑大於所述螺頭的外徑，用於將所述螺頭置於其中，所述窄徑孔的內徑小於所述螺頭的外徑且大於所述螺杆的外徑，用於使所述螺杆穿過。

優選地，所述螺釘支撐裝置還包括由所述固定墊的第一端面向所述第二通孔內部凸起的柱體，所述柱體的頂端面與所述PCB的第二表面連通而形成所述第一通孔。

優選地，所述柱體遠離所述固定墊第一端面的一側為頂端面，所述頂端面低於所述PCB的第一表面所在平面。

優選地，所述柱體的外壁與所述第二通孔的內壁的一部分貼合。

根據本發明的另一方面，還提供一種PCB與螺釘的固定方法，所述螺釘包括螺頭與螺杆，所述PCB包括第一表面和第二表面，其中，所述第二表面用於放置系統所需的各種元件，該方法的特徵在於，包括以下步驟：在PCB上製作用於將所述螺頭置於其中的第二通孔；提供一種如上所述的任一螺釘支撐裝置；將所述螺釘支撐裝置與所述PCB固定；以及將所述螺釘插入所述第二通孔中，使所述螺頭沉入所述第二通孔，並被所述螺釘支撐裝置支撐。

根據本發明實施例的螺釘支撐裝置以及PCB與螺釘的固定方法可以在不對PCB進行二次打孔的情況下實現螺頭高度的下降，從而減少了由於二次打孔對PCB造成損害而產生的額外成本，同時減小螺釘對PCB的結構幹涉。

附圖說明

下面結合附圖，通過本發明的具體實施方式詳細描述。

圖1示出了PCB通孔的示意圖。

圖2示出了將螺釘固定於PCB的傳統結構的縱向剖視圖。

圖3示出了現有技術中將螺釘固定於PCB的雙層沉頭通孔的縱向剖視圖。

圖4a為本發明第一實施例螺釘支撐裝置的三維結構示意圖。

圖4b為本發明第一實施例螺頭支撐裝置的俯視示意圖。

圖4c為利用本發明第一實施例螺釘支撐裝置連接PCB與螺釘的縱向剖視圖。

圖5a為本發明第二實施例螺釘支撐裝置的三維結構示意圖。

圖5b為本發明第二實施例螺頭支撐裝置的俯視示意圖。

圖5c為利用本發明第二實施例螺釘支撐裝置連接PCB與螺釘的縱向剖視圖。

圖6a為本發明第三實施例螺釘支撐裝置的三維結構示意圖。

圖6b為本發明第三實施例螺頭支撐裝置的俯視示意圖。

圖6c為利用本發明第三實施例螺釘支撐裝置連接PCB與螺釘的縱向剖視圖。

圖7為本發明的提出的一種應用螺釘支撐裝置連接PCB與螺釘的方法的基本流程圖。

具體實施方式

以下將參照附圖更詳細地描述本發明。在各個附圖中，相同的元件採用類似的附圖標記來表示。為了清楚起見，附圖中的各個部分沒有按比例繪製。此外，可能未示出某些公知的部分。

應當理解，在描述某個結構時，當將一層、一個區域稱為位於另一層、另一個區域「上面」或「上方」時，可以指直接位於另一層、另一個區域上面，或者在其與另一層、另一個區域之間還包含其它的層或區域。並且，如果將該結構翻轉，該一層、一個區域將位於另一層、另一個區域「下面」或「下方」。如果為了描述直接位於另一層、另一個區域上面的情形，本文將採用「A直接在B上面」或「A在B上面並與之連通」的表述方式。

在本發明的描述中，需要理解的是，術語「第一」、「第二」等僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

本發明可以各種形式呈現，以下將描述其中一些示例。

圖4a、4b和4c分別為本發明第一實施例螺釘支撐裝置的三維結構示意圖、俯視示意圖、以及利用該實施例裝置連接PCB與螺釘的縱向剖視圖。

如圖4a與4b所示，本發明第一實施例螺釘支撐裝置200用於連接PCB與螺釘，該裝置200包括固定墊220以及第一通孔210。螺釘230包括螺頭231和螺杆232。PCB具有第一表面204、第二表面206和第二通孔205，其中，第二表面204用於承載焊接例如晶片、二極體等系統所需的各種元件，第二通孔205用於使螺頭231置於其中，即該第二通孔205的直徑大於螺頭231的最大外徑。固定墊220具有相對的第一端面221和第二端面222，第一端面221用於與PCB的第二表面206固定連接。與第二通孔205同軸的第一通孔210由固定墊220的第一端面221連通至第二端面222，該第一通孔210用於使螺杆232穿過其中，即該第一通孔210的內徑大於螺杆232的最大外徑、小於螺頭231的最大外徑。

具體地，第一通孔210內壁可以設有與螺杆232外壁相吻合的螺紋，使螺釘230不易與固定墊220脫離。固定墊220與PCB可以通過例如粘黏或者焊接等多種方式固定連接，例如固定墊220的第一端面221與PCB的第二表面206設有相對的焊盤，使固定墊220能夠通過焊接的方式與PCB的第二表面206固定連接。

當螺釘230由第二通孔205在PCB第一表面204的開口處插入至第一通孔210後，螺頭231的下表面被固定墊220的第一端面221支撐，從而在PCB的第一表面204減少了螺頭231對其他裝置的結構幹涉的影響；固定墊220的厚度不超過PCB第二表面206所焊接的元件的最大厚度，從而保證PCB的第二表面206不受到所述螺釘沉頭裝置200的結構幹涉。

上述第一實施例的結構相對於傳統方法來說減輕了螺釘對PCB系統的結構幹涉，並且相比於現有技術的雙層沉頭通孔來說，本實施例的加工更為方便，避免了因PCB二次打孔失敗造成的成本增加。

圖5a、5b和5c分別為本發明第二實施例螺釘支撐裝置300的三維結構示意圖、俯視示意圖、以及利用該實施例裝置連接PCB與螺釘的縱向剖視圖。

如圖5a與5b所示，本發明第二實施例螺釘支撐裝置300用於連接PCB與螺釘330，該裝置300包括固定墊320、第一通孔310以及柱體340。所述螺釘330包括螺頭331和螺杆332。所述PCB具有第一表面304、第二表面306和第二通孔305，其中，第二表面306用於焊接例如晶片、二極體等系統所需的各種元件，第二通孔305用於使螺頭331置於其中，即該第二通孔305的直徑大於螺頭331的最大外徑。固定墊320具有相對的第一端面321和第二端面322，第一端面321用於與PCB的第二表面306固定連接。柱體340位於固定墊320的第一端面321上，該柱體具有位於第二通孔305內部的頂端面341，該頂端面341低於PCB的第一表面304。與第二通孔305同軸的第一通孔310由柱體340的頂端面341連通至固定墊320的第二端面322，該第一通孔310用於使螺杆232穿過其中，即該第一通孔210的內徑大於螺杆232的最大外徑、小於螺頭231的最大外徑。

具體地，第一通孔310內壁可以設有與螺杆332外壁相吻合的螺紋，使螺釘330不易與固定墊320脫離。固定墊320與PCB可以通過例如粘黏或者焊接等多種方式固定連接，例如固定墊320的第一端面321與PCB的第二表面306設有相對的焊盤，使固定墊320能夠通過焊接的方式與PCB的第二表面306固定連接。柱體340的外壁與第二通孔305的內壁貼合，從而在柱體340與第二通孔305的接觸面產生摩擦力，使該螺釘支撐裝置300不易從PCB上脫落。

當螺釘330由第二通孔305在PCB第一表面304的開口處插入至第一通孔310後，螺頭331的下表面被柱體340的頂端面341支撐，從而使螺頭331的下表面定位於第二通孔305內部，減少了螺頭331對其他裝置的結構幹涉的影響；固定墊320的厚度不超過PCB第二表面306所焊接的元件的最大厚度，從而保證PCB的第二表面306不受到所述螺釘沉頭裝置300的結構幹涉。

上述第二實施例的結構相對於傳統方法來說減輕了螺釘對PCB系統的結構幹涉，相比於現有技術的雙層沉頭通孔來說避免了因PCB二次打孔失敗造成的成本增加。同時，由於柱體340與第二通孔305之間的接觸面能夠產生摩擦力，從而該螺釘支撐裝置300不易從PCB上脫落。

由於每個設計者的要求不同，PCB的厚度以及螺釘的螺頭厚度存在差異。當PCB板的厚度大於螺頭的厚度時，可以應用上述兩個實施例使螺頭完全置於第二通孔內部，即螺頭頂部所在水平面位於PCB第一表面所在水平面之下，最大程度上消除螺釘對PCB系統的結構幹涉。但是當PCB板的厚度小於螺頭的厚度時，利用上述兩個實施例無法使螺頭的高度下降到PCB第一表面以下，此時可以應用下述第三實施例使螺頭能夠進一步下降。

圖6a、6b和6c分別為本發明第三實施例螺釘支撐裝置400的三維結構示意圖、俯視示意圖、以及利用該實施例裝置連接PCB與螺釘的縱向剖視圖。

如圖6a與6b所示，本發明第三實施例所述的螺釘支撐裝置400用於連接PCB與螺釘430，該裝置400包括固定墊420以及第一通孔410。所述螺釘430包括螺頭431和螺杆432。所述PCB具有第一表面404、第二表面406和第二通孔405，其中，第二表面406用於焊接例如晶片、二極體等系統所需的各種元件，第二通孔405用於使螺頭431置於其中，即該第二通孔405的直徑大於螺頭431的最大外徑。固定墊420具有相對的第一端面421、第二端面422，第一端面421用於與PCB的第二表面406固定連接。第一通孔410為包含寬徑孔411與窄徑孔412的雙層孔結構，所述雙層孔均與第二通孔405同軸，並且寬徑孔411與窄徑孔412將固定墊的第一端面421與第二端面422連通。寬徑孔411用於將螺頭431置於其中，即寬徑孔411的內徑大於螺頭431的最大外徑。窄徑孔412用於將螺杆432置於其中，即窄徑孔412的內徑大於螺杆432的最大外徑、小於螺頭431的最大外徑。

具體地，第一通孔410的窄徑孔412的內壁可以設有與螺杆432外壁相吻合的螺紋，使螺釘430不易與固定墊420脫離。固定墊420與PCB可以通過例如粘黏或者焊接等多種方式固定連接，例如固定墊420的第一端面421與PCB的第二表面406設有相對的焊盤，使固定墊420能夠通過焊接的方式與PCB的第二表面406固定連接。

當螺釘430由第二通孔405在PCB第一表面404的開口處插入至第一通孔410後，螺頭431的下表面被寬徑孔411與窄徑孔412的分界面413支撐，從而使螺頭431的下表面定位於第二通孔405內部，減少了螺頭431對其他裝置的結構幹涉的影響；固定墊420的厚度不超過PCB第二表面406所焊接的元件的最大厚度，從而保證PCB的第二表面306不受到所述螺釘沉頭裝置300的結構幹涉。

上述第三實施例的結構相對於傳統方法來說減輕了螺釘對PCB系統的結構幹涉，相比於現有技術的雙層沉頭通孔來說避免了因PCB二次打孔失敗造成的成本增加。同時，在PCB厚度小於螺頭厚度的情況下，上述第三實施例能夠實現螺釘的沉頭，即使螺頭頂端位於PCB第一表面所在平面之下，消除螺頭高度對PCB系統所造成的結構幹涉。

圖7示出了本發明的提出的一種應用螺釘支撐裝置連接PCB與螺釘的方法的基本流程圖。所述PCB包括第一表面與第二表面，所述螺釘包括螺頭與螺杆。所述方法包括步驟S101-S104。

在步驟S101中，在PCB上製作第二通孔。所述第二通孔的內徑大於所述螺頭的外徑，從而所述螺釘的螺頭能夠置於所述第二通孔中。

在步驟S102中，提供一種本發明的螺釘支撐裝置，其具有第一通孔以及固定墊。

在步驟S103中，將所述固定墊的第一端面與PCB第二表面固定連接。例如將所述固定墊的第一端面通過粘黏或焊接等方式與PCB第二表面固定。其中，所述PCB的第二表面用於放置系統所需的各種元件。

在步驟S104中，將所述螺釘由PCB第一表面插入所述PCB的第二通孔與螺釘支撐裝置的第一通孔中，使所述螺釘的螺頭被該裝置所支撐。

根據上述各步驟，與傳統固定方法相比，該方法實現了螺頭頂端相對於PCB第一表面的高度的下降，並且與現有技術相比，該方法避免了對PCB進行二次打孔，從而PCB不易損壞。

上述實施例只是本發明的舉例，儘管為說明目的公開了本發明的實施例和附圖，但是本領域的技術人員可以理解：在不脫離本發明及所附的權利要求的精神和範圍內，各種替換、變化和修改都是可能的。因此，本發明不應局限於實施例和附圖所公開的內容。