专利名称：附着到印刷电路板的接触装置、将接触装置附着到印刷电路板的方法以及电路板的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种接触装置，所述接触装置具有设计成用于在再熔化钎焊过程中附着到印刷电路板(PCB)的弹簧接触组件。本发明还涉及一种用于将具有弹簧接触组件的接触装置附着到印刷电路板的方法，以及涉及一种包括具有弹簧接触组件的接触装置的印刷电路板，其中，所述接触装置通过再熔化钎焊过程附着到印刷电路板。
背景技术：
传统上，使用钎焊焊缝将电和电子部件附着到印刷电路板上。因此，电部件的接触点利用固化钎焊剂以机械和电的方式连接到导体的金属表面或者接触点。在这种情况下， 部件的钎焊表面通常被钎焊到印刷电路板的表面上，或者所述部件的导线接触穿过所述印刷电路板上的孔钎焊到作为相对于所述部件的相对侧的印刷电路板的侧上。在相同的表面上提供部件和接触的变型被称为表面安装技术(SMT)。各部件称为表面被安装的装置(SMD)。所述部件的接触导线穿过所述印刷电路板上的通孔的第二种变型被称为垂直互联访问(VIA)通孔技术(THT)、针在孔中技术(PIH)，或者穿通板。由于所述部件在印刷电路板上的布置不同，用于钎焊过程的钎焊方法也不同。在表面安装技术(SMT ) 中，钎焊膏通常涂敷到将要被钎焊的印刷电路板的位置。所述钎焊膏包括钎焊材料并且还充当部件粘合剂。接着，部件在印刷电路板上被布置到需要的位置，从而所述部件的钎焊表面位于用钎焊膏覆盖的印刷电路板的接触点上并且通过钎焊膏的粘合作用保持在需要的位置中。所述表面安装技术(SMT)部件使用再熔化钎焊过程(回流过程)被钎焊到所述印刷电路板上。在这种情况下，所述钎焊膏通过加热而升温，例如用炉子或者用红外辐射加热，因而所述钎焊膏转变成液态钎焊剂并且当液态钎焊剂冷却时在所述部件和印刷电路板之间提供机械和电连接。相比之下，在通孔技术中，所述部件的导线接触首先穿过所述印刷电路板上的孔。在这种情况下通过波动钎焊过程或者射流钎焊过程进行钎焊，所述钎焊应用到与所述部件相对的印刷电路板的侧上。如果使用两种部件，也就是说，表面安装技术 (SMT)部件和穿通板部件，两种钎焊过程需要一个接着一个地执行，这涉及相当大的时间和成本消耗。在发动机电子领域以及在电力电子领域，表面安装技术(SMT)部件使用得越来越多。使用表面安装技术(SMT)，大量的部件能够被布置在印刷电路板上，这是因为每个部件仅仅需要在印刷电路板一侧上的区域，而在相对侧上不需要用于具有布线的钎焊焊缝的空间。而且，在再熔化钎焊过程中能够钎焊大的触点，使得所述接触点适用于大电流。提供接触装置用于将印刷电路板连接到其它电子部件，例如，通过接触针、缆线或者插头。而由于与诸如缆线或者针的机械接触而使它们通常容易受到大的机械应变，它们通常用穿通板方法安装到印刷电路板上。现有技术中已知表面安装和穿通板过程的多种组合。例如，DE 102007041904A1描述了一种用于信号和负载电流的组合钎焊焊缝，其布置在相同的电子部件上，具有表面安装技术(SMT)连接表面和穿通板连接表面。两种连接表面都通过表面钎焊焊缝连接到所述印刷电路板。此外，DE 19735409A1公开了一种具有能够与连接元件相接触的接触元件的印刷电路板。所述接触元件可以用表面安装技术(SMT)定位在印刷电路板上，并且允许弹性接收诸如穿通板连接的导线。
发明内容
本发明的目的是提供使用一种用于弹性接纳面对面接触装置的接触装置更简单和更经济地生产的印刷电路板。所述目的通过独立权利要求的特征解决。本发明的进一步有利的实施例和进一步的发展将在附属权利要求中阐述。在本说明书的框架内，所述接触装置定位的印刷电路板的特定侧被称为印刷电路板的表面。所述印刷电路板的相对侧被称为相反侧。这样，顶侧是指将用于接纳面对面接触组件的接触装置的元件布置在其上的所述印刷电路板的侧。所述印刷电路板上的凹口可以指钻通所述印刷电路板的通孔或者也可以指没有完全贯穿所述印刷电路板的凹口。根据本发明提出一种设计成用于在再熔化钎焊过程中附着到印刷电路板的接触装置。所述接触装置包括接触本体和至少一个钎焊表面，所述钎焊表面连接到所述钎焊本体并且适用于在再熔化钎焊过程中钎焊到所述印刷电路板。所述接触装置还包括连接到所述接触本体的至少一个弹簧接触组件和连接到所述接触本体的至少一个保持组件，所述至少一个弹簧接触组件用于弹性接纳面对面接触组件，所述至少一个保持组件接纳在所述印刷电路板上的至少一个凹口内。这样，得到一个稳定的接触装置，当所述接触装置安装到所述印刷电路板上时，所述接触装置能够弹性地接纳面对面接触组件，例如接触针或者接触接头。所述接触装置能够容易地布置在所述印刷电路板上，并且明显地不需要额外的钎焊过程，而是能够使用其它表面安装技术装置一起在再熔化钎焊过程中钎焊。不过，考虑到与面对面接触组件相关联的机械应变，所述装置以充分有弹性的方式连接到所述印刷电路板。所述弹簧接触组件明显地可以实施为两个或者多个弹簧舌片或者柔性舌片的形式，两个弹簧优选以成对的方式彼此分别相对地布置。而且，当安装时，所述保持组件优选不贯穿所述印刷电路板，而是只在所述至少一个凹口内延伸。在这点上，明显地可以设想所述保持组件只在所述印刷电路板的上部区域内延伸，最多达到离所述印刷电路板的相反侧一半的距离。这样，在安装状态下，与所述接触装置相对的所述印刷电路板的侧保持自由并其可以由其它组件占用。所述保持组件可以包括与所述凹口的壁形成接触的卷边(bead)或者突出元件。一方面，将所述保持组件插入所述凹口所需要的力可以因此保持恒定。另一方面， 所述卷边在所述保持组件和所述凹口的壁之间提供特别稳固的接触。所述至少一个保持组件相对于所述接触本体或者相对于所述接触本体的尺寸方向而与所述弹簧接触组件相对地定位。这增加了所述接触装置抵抗当通过面对面接触组件对所述弹簧接触组件机械地加载时扭转和倾斜的稳定性。如果所述接触装置能够唯一地通过在安装状态下布置到所述印刷电路板顶侧的钎焊表面钎焊到所述印刷电路板，这是很方便的。尤其优选所述保持组件不钎焊到所述印刷电路板，而是只通过所述至少一个钎焊表面执行钎焊。在安装状态下，所述至少一个钎焊表面可以定向为平行于所述印刷电路板的表面。如果所有钎焊表面都定向为平行于所述表面，这尤其方便。这样能够用所述再熔化钎焊过程产生稳定且可靠的表面钎焊焊缝。所述接触装置尤其适用于在车辆发动机的电力电子或者控制领域中使用。如果所述保持组件是针组件，则尤其有益。这种组件因结构而使生产简单并且提供良好的保持性。所述针组件可以包括一个或者多个针。优选地，所述针组件包括两个针。 在存在多于一个针的情况下，分别提供一个针以接纳在所述印刷电路板上的各自凹口中， 这是尤其方便的。这样，在印刷电路板上的接触装置可以达到特别良好的扭转保护。如果每个针具有卷边，而且所述卷边可以设置在指向所述印刷电路板相反侧的针的端部上，这是尤其有益的。也可以设想所述针设有在安装状态下被压入所述印刷电路板中或者被压入所述印刷电路板的凹口内壁的边缘。在这种情况下，如果所述针构造成直的，则尤其方便。 明显地，针可以在其下端部区域具有边缘，优选地，四个边缘，所述四个边缘可以构造成四边形或者矩形。这样，所述针可以压入到所述凹口的内壁中，并且因此提供可靠的保持，尤其是如果所述凹口具有大致圆形横截面并且所述四边形或者矩形的对角线大于所述凹口的直径。如果所述针在设置用于压入到所述凹口的内壁中的所述边缘下面具有锥形结构， 以便便于将所述针引入到所述凹口中，则这是有利的。可以以这种方式设计多于一个针。在其中使用多于一个针的一个变型设想这些针相对于所述接触本体或者所述接触本体的尺寸方向彼此相对地布置。这样，由所述针限定一个长的杠杆臂，有助于所述保持组件的稳定性。所述针组件还可以包括相对于所述接触本体而与所述弹簧接触组件相对地布置的至少一个针。在一个实施例中，设想至少一个保持组件定向为大体上垂直于所述至少一个钎焊表面。在所述安装状态下，所述至少一个钎焊表面和所述至少一个保持组件因此特别良好地合作以便提供抵抗所述接触部件的扭转和倾斜的保护。如果所述接触装置包括至少两个钎焊表面则尤其有利。在这种环境下，两个钎焊表面可以相对于所述接触本体或者所述接触本体的尺寸方向彼此相对地布置。通过提供多于一个钎焊表面可以得到尤其稳定的钎焊连接。也可以设想一个或者多个接触板从所述接触本体延伸出来，优选垂直地延伸出来。在这种接触板上可以设置钎焊表面，在安装状态下，所述钎焊表面在面对所述印刷电路板上侧的所述接触板的侧延伸。在这种情况下，所述钎焊表面优选定向为平行于所述印刷电路板的表面。优选设置两个这样的钎焊平板，即所述钎焊平板在相对于所述接触本体的相对侧上垂直地远离所述接触本体延伸并且在它们面对所述印刷电路板的表面的侧上具有钎焊表面。替代地，可以设想所述接触板完全包围所述接触本体以便提供最大尺寸的钎焊表面。作为另一个替代，可以提供三个接触板，优选地，其中一个接触板布置在所述接触本体的一侧上，两个接触板布置在所述接触本体的相对侧上。所述接触板可以具有不同尺寸的接触表面。这样，所述接触装置可以适应在所述印刷电路板上给定接触区域的组件。根据进一步发展，所述接触本体由弹簧接触组件提供，以便实现紧凑但仍然稳定的组件。所述弹簧接触组件和所述接触本体可以形成为单件。所述保持组件，尤其所述一个或者多个针，和所述接触本体也可以形成为单件。这样，所述接触装置尤其容易生产。所述接触组件优选由诸如金属合金板的普通导电材料制成。例如，所述弹簧接触组件能够用这种板容易地生产。接触板也能够容易地用金属板弯曲。为接触所述面对面接触组件而提供的表面和所述接触部件的其它表面可以涂敷有另外的材料，例如贵金属或者铬，以用于保护或者改善导电性。根据本发明还提供了一种包括具有弹簧接触组件的接触组件的印刷电路板，其中，所述接触组件通过再熔化钎焊过程附着到所述印刷电路板，并且在所述印刷电路板上提供至少一个凹口以便接纳所述接触装置的至少一个保持组件。明显地，所述接触装置可以是上述接触部件中的任何一个。此外，根据本发明提供一种用于将具有弹簧接触组件的接触装置附着到印刷电路板的方法。所述方法包括将所述接触装置布置到所述印刷电路板上的步骤，以使得所述接触装置的至少一个钎焊表面借助于钎焊膏保持在所述印刷电路板上并且所述接触装置的至少一个保持组件被插入到所述印刷电路板的至少一个凹口内。此外，执行再熔化钎焊过程步骤以将所述接触装置的至少一个钎焊表面钎焊到所述印刷电路板。明显地，所述接触装置可以是上述接触装置中的任何一个。利用此方法可以实现通过表面安装技术将接触装置附着到所述印刷电路板上的稳定附着。这样，所述接触装置也可以吸收由连接到面对面接触组件而施加的机械力。同时，所述印刷电路板的相反侧保持自由以用于装配另外的电子或者电部件。如果所述接触装置唯一地通过再熔化钎焊过程被钎焊到所述印刷电路板并且不需要执行另外的处理，这认为是有利的。如果钎焊焊缝只通过一个定向为平行于所述印刷电路板的表面的钎焊表面或者通过几个定向为平行于所述印刷电路板的表面的钎焊表面实施，这也是尤其有利的。这种钎焊焊缝易于控制并且能够在再熔化钎焊过程中很好地产生。为此，当所述接触装置定位时，相应地定向所述钎焊表面。
现在将参照附图，以优选实施例为例阐明本发明。在附图中图I显示接触装置的视图；图2a和2b显示接触装置的示意图；图3a和3b显不图2a和图2b所不接触装直的另外的不意图；图4显示接纳发动机的接触接头的接触装置的示意图；图5显示具有两个针的接触装置的截面图；图6显示将接触装置附着到印刷电路板的方法的流程图；以及图7显示布置到印刷电路板上的接触装置的示意图。
具体实施例方式在附图的下面描述中，相同的附图标记标示相同或者类似的部件。图I示意性地显示接触装置10。接触装置10包括接触本体12，弹簧接触组件13 与接触本体12连接，在这个实例中，弹簧接触组件13包括4个接触弹簧或者接触舌片14。 接触弹簧14构造成当承载时倾向于向后移动到其不工作位置。接触弹簧14中的两个分别彼此相对地布置。各个接触弹簧14具有接触表面16。当所述接触装置，处于安装到印刷电路板的状态，将要连接到另一电或者电子部件时，接触弹簧14意图接纳面对面接触，例如接触针或者接触接头。在这种情况下，所述面对面接触组件弹性地接纳在接触弹簧14之间，使得在接触点16和面对面接触组件之间存在导电的机械接触。为了给面对面接触提供空间，并且，当所述面对面接触被接纳时显著地防止直接碰撞印刷电路板和对它的可能的损害，提供由接触本体12的内部和接触弹簧14限定的接纳空间18。也有可能使用不同设计的并且适用于接纳面对面接触或者面对面接触组件的弹簧接触组件13。特别地，不是必需使用4个接触弹簧14。例如，根据需要可以只使用两个接触弹簧14。在接触本体12上还设置两个接触板20。接触板20连接到接触本体12并且从接触本体12大体上正交延伸。 在这个实例中，接触板20用制造接触本体12的金属板弯曲形成。在每个接触板20的下侧提供钎焊表面。在安装状态中，每个钎焊表面定向为大致平行于所述印刷电路板的表面，尤其平行于设置用于接触所述接触板的接触区域的表面。所述两个接触板关于接触本体12 彼此相对以便提供最佳保持。优选地，当接触装置10布置到所述印刷电路板上时，接触板 20构造成使得在所述印刷电路板和接触板20的钎焊表面之间形成适用于接纳钎焊膏的中间空间。针22也连接到接触本体12，在图中只能看到其中的一个。第二针22在相对于接触本体12的相对侧上并且以相应可见的针22的方式形成。每个针22意图插入到所述印刷电路板的相应凹口内并且被接纳于其中。针22不延伸到所述印刷电路板的相对侧，而是最多延伸到贯穿所述印刷电路板的凹口的位于所述印刷电路板的相反侧上的边缘。不意图通过钎焊连接将针22钎焊到所述印刷电路板。而是针22意图在接纳所述针的印刷电路板上的凹口内壁形成机械接触，以便稳定接触装置10，防止其扭转或者倾斜。图2a和2b显示另外的接触装置10的不同视图。在图2a中可以看到接触装置10 总共包括3个接触板20。这些接触板20中的两个接触板20布置成相对于接触本体12与第三个接触板20相对。此外，在这个实例中，接触本体12在具有两个接触板20的侧上就其圆周而言不是封闭的。以这种方式设计的接触装置10可以特别容易用金属板生产。图 2b显示弹性地接纳作为面对面接触的接触接头100的图2a所示接触装置10的截面图。接触接头100在接纳空间18内延伸，没有突出到接触板20或者未显示的印刷电路板的高度。 由于接纳接触接头100，接触弹簧14被迫使稍微离开其不工作位置。弹簧力迫使接触弹簧 14的接触接头16与接触接头100成为靠近导电接触。图3a和3b显示与图2a和2b类似的接触装置10的视图。在图3a中可以看到在相对的接触弹簧14之间设置短距离F，使得接触弹簧14的接触接头16在不工作位置彼此不接触。例如便于接纳诸如接触接头100的面对面接触。特别地，当接纳面对面接触时，弹簧接触组件13不会机械过载。图3b是对应于图2b的截面图，其中没有显示接触接头100。 所示的接触弹簧14设计成使得它们可以在不离开大致的线性弹力的范围的条件下，在远离相对的接触弹簧14的方向上离开其不工作位置达到距离A。这可以通过适当选择弹簧性能，同时考虑到将要接纳的面对面接触的类型、预期的载荷以及导电连接的期望质量来实现。特别地，应避免在所述接触弹簧和面对面接触之间电接触因弹簧太软或者有弹性而快速断开。例如，对于在发动机控制中使用的接触接头100，A可以是O. 3毫米。图4显示接纳马达的接触接头100的接触装置的示意图。接触接头100从所述发动机刚性地突出并且表示一种用于接触发动机内使用的未在此显示的电和/或电子组件的选择。接触装置10在此图中显示为处于安装到印刷电路板120上的状态。钎焊板20通过再熔化钎焊过程被钎焊到印刷电路板120的相应的接触弹簧上。能够看到针22(在视图中被隐藏)容纳在其中的凹口 130。接触接头100设有接触尖端110，接触尖端110便于将接触接头100引进到弹簧接触组件13中。适用于接触装置10使用的刻度(毫米)被标示。 接触装置10的从印刷电路板120到接触弹簧的顶端的尺寸因而可以是8. 4毫米。接触接头100的长度是7毫米。所述接触接头从接触尖端110到接触点16的进入深度是2. 2毫米，从而为接触接头100在接纳空间18内的补偿运动保留了足够的可用空间。这些数值可以认为是实例，并且可以根据应用而不同。可以看出，如果使用数个接触接头100和数个相关的接触装置10，印刷电路板120能够直接地插入到发动机上，无需使用缆线进行电连接。 当然，这种构造不限于马达。图5显示如图I所示的接触装置10的另外示意图。这个视图对应于穿过由两个针22限定的平面的切口。可以看到关于接触本体12彼此相对的两个针22的部分。还能够看到分别设置在针22上的卷边24。在安装状态中，各个针22接纳到相关联的凹口 130 内，例如印刷电路板120上的通孔。卷边24构造成使得在接触装置10的安装状态下，卷边 24与将针22接纳于其中的印刷电路板120的凹口 130的壁接触。图6示意性地显示一种将具有弹簧接触组件13的接触装置10附着到印刷电路板 120上的方法。在第一步骤SlO中，用钎焊膏覆盖印刷电路板120的接触区域。所述钎焊膏可以是如在再熔化钎焊过程中使用的普通钎焊膏。作为替代，所述钎焊膏可以不涂敷到所述接触区域，而是涂敷到接触装置10的钎焊表面。在步骤S20中，将接触装置10布置到印刷电路板120上。藉此，接触装置10的钎焊表面布置到印刷电路板120的相应接触区域上，并且接触装置10的针22插入到印刷电路板120的相应凹口 130内。在插入状态下，即使凹口 130是通孔，针22也不突出到印刷电路板120的相反侧。由于所述钎焊膏，接触装置10 粘着在印刷电路板120上。针22防止接触装置10扭转。在步骤S30中，印刷电路板120用已知方式进行再熔化钎焊过程，其中，接触装置 10的钎焊表面被钎焊到印刷电路板120。在这个处理过程中，所述钎焊膏中包含的焊剂被液化，这可以导致印刷电路板120浮动。但是，即使在这种情况下，针22阻止接触装置10 转动到不正确的位置。在所述焊剂冷却之后，在印刷电路板120的接触区域和接触装置10 的焊剂表面之间得到固体表面钎焊焊缝。图7显示布置到印刷电路板120上的接触装置10的视图。接触板20的钎焊表面布置在印刷电路板的上侧的接触区域(未显示)上。在图7的视图中能够清楚地看到针22 接纳在印刷电路板120的凹口 130内。在这种情况下，凹口 130是贯穿印刷电路板120的孔。针22接纳在凹口 130内使得其不在印刷电路板20的相反侧上突出来，但是使得其下端部仍然在所述贯穿孔内。针22的这个下端部构造成锥形的针尖端26的类型。在针的尖端26的上端部，也就是说，与印刷电路板120的上侧相结合的所述端部，针22具有压入到凹口 130内壁中的边缘。在此变型中，在针22上没有设置卷边。在本发明的描述、附图以及权利要求中公开的特征可以实质上是单独地和以任意组合地实施本发明。附图标记列表10接触装置12接触本体13弹簧接触组件
14接触弹簧
16接触点
18接纳空间
20接触板
22针
24卷边
26针的尖端
100接触接头
120印刷电路板
130凹口
权利要求
1.一种意图在再熔化钎焊过程中附着到印刷电路板(120)上的接触装置(10)，所述接触装置(10)包括接触本体(12)；连接到所述接触本体(12)的至少一个钎焊表面，所述钎焊表面用于在再熔化钎焊过程中钎焊到所述印刷电路板(120)上。连接到所述接触本体(12)的至少一个弹簧接触组件(13)，所述弹簧接触组件(13)用于弹性地接纳面对面接触组件；以及连接到所述接触本体(12)的至少一个保持组件，所述保持组件用于容纳在所述印刷电路板(120)上的凹口(130)中。
2.根据权利要求I所述的接触装置(10)，其特征在于，所述保持组件是具有优选两个针(22)的针组件。
3.根据权利要求2所述的接触装置(10)，其特征在于，所述针相对于所述接触本体(12)彼此相对地布置。
4.根据权利要求2或者3所述的接触装置(10)，其特征在于，所述针组件包括至少一个针(22)，并且所述至少一个针(22)关于所述接触本体(12) 与所述弹簧接触组件(13)相对地布置。
5.根据权利要求I至4中的任意一项所述的接触装置(10)，其特征在于，所述保持组件大致垂直于所述至少一个钎焊表面地进行取向。
6.根据权利要求I至5中的任意一项所述的接触装置(10)，其特征在于，所述接触装置(10)包括优选相对于所述接触本体(12)彼此相对地布置至少两个钎焊表面。
7.根据权利要求I至6中的任意一项所述的接触装置(10)，其特征在于，所述接触本体(12)由所述弹簧接触组件(13)构成。
8.根据权利要求I至6中的任意一项所述的接触装置(10)，其特征在于，所述弹簧接触组件(13)和所述接触本体(12)形成为单件。
9.一种具有接触装置(10)的印刷电路板(PCB) (120)，所述接触装置(10)具有弹簧接触组件(13)，其中，所述接触装置(10)通过再熔化钎焊过程附着到所述印刷电路板(120) 上，并且在所述印刷电路板(120)上设置至少一个凹口( 130)以便接纳所述接触装置(10) 的保持组件。
10.一种用于将具有弹簧接触组件(13)的接触装置(10)附着到印刷电路板(120)的方法，所述方法包括如下步骤将所述接触装置(10)布置到所述印刷电路板(120)上(S20)，使得所述接触装置(10) 的至少一个钎焊表面借助于钎焊膏保持在所述印刷电路板(120)上，并且所述接触装置(10)的至少一个保持组件插入到所述印刷电路板(120)的至少一个凹口(130)内；以及执行再熔化钎焊过程(S30)以便将所述接触装置(10)的至少一个钎焊表面钎焊到所述印刷电路板(120)上。
全文摘要
本发明涉及一种接触装置10，所述接触装置意欲在再熔化钎焊过程中附着到印刷电路板(PCB)120上，其中，所述接触装置10包括接触本体12和连接到所述接触本体12的至少一个钎焊表面，所述钎焊表面适用于在再熔化钎焊过程中钎焊到所述印刷电路板120上。所述接触装置10还包括连接到所述接触本体12的至少一个弹簧接触组件13，所述至少一个弹簧接触组件13用于弹性接纳面对面接触组件，以及连接到所述接触本体12的至少一个保持组件，所述保持组件容纳在所述印刷电路板120上的凹口130内。本发明还涉及印刷电路板120和将接触装置10附着到印刷电路板120的方法。
文档编号H01R12/71GK102612866SQ201080051663
公开日2012年7月25日 申请日期2010年12月6日 优先权日2009年12月18日
发明者H·雷西贝格尔, W·利斯纳 申请人:韦巴斯托股份公司