具有机械保护的电路板系统的制作方法
【专利摘要】提供了一种包括电组件的机械保护的电路板系统。该电路板系统版包括电路板（101），其装配有电组件（103-111）以及附接至该电路板的没有电组件的区域的保护元件（102）。该保护元件具有垂直于电路板的方向的厚度并且其被成形为使得电组件在垂直于电路板的方向未被遮蔽。因此，该保护元件构成保护电组件的屏障但是仍然允许例如在飞针测试中从垂直于电路板的方向访问电组件。该保护元件的主体能够用相同于电路板的电绝缘体的材料制成。因此，该保护元件的热膨胀系数可以与电路板实质上相同。
【专利说明】具有机械保护的电路板系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种包括电组件的机械保护的电路板系统。
【背景技术】
[0002]典型的电路板系统包括装配有电组件的电路板。这种电路板包括由一个或多个电绝缘材料层制成的主体以及处于电路板一个或两个表面上和/或处于电绝缘材料层之间的导电体。每个电组件例如可以是诸如处理器或存储器之类的集成电路，或者是诸如寄存器、电容器、电感器、晶体管或二极管的离散组件。
[0003]在许多情况下，电路板系统会由于机械冲击而损坏。例如，电路板系统可以是插件单元的一部分，其中该电路板构成插件单元的主体，并且在安装该插件单元时，电路板的边缘在机架或用于接纳插件单元的另一设备的相应支撑元件中滑动。如果该插件单元以倾斜或其它错误方向被推入机架或其它设备，则电路板系统的电组件可能碰撞到相邻的插件单元和/或接纳该插件单元的设备的结构。
[0004]用于针对机械冲击而保护电组件的已知装置包括与电路板平行的防护盘，并且其利用间隔物安装到电路板以使得在电路板和防护盘之间为电组件留有空间。与这种保护装置相关的不便之处是不适于电路板系统在垂直于电路板的方向必须尽可能纤薄的应用。此夕卜，电路板和防护盘的不同热膨胀系数会导致电路板系统的机械压力和/或变形。
实用新型内容
[0005]以下给出简要的实用新型内容以提供对各个实用新型实施例的一些方面的基本理解。该实用新型内容并非是本实用新型的广义概述。它不是要标出本实用新型的关键或必要要素也不是要对本实用新型的范围进行限定。以下实用新型内容仅以简化形式给出本实用新型的一些概念而作为对本实用新型示例性实施例的更详细描述的前序。
[0006]依据本实用新型的第一方面，提供了一种新颖的电路板系统，例如但并非必要，其可以是电信设备的一部分。根据本实用新型的电路板系统包括:
[0007]-电路板，在该电路板表面上装配有电组件，和
[0008]-至少一个保护元件，其附接至该电路板表面的没有电组件的区域，该保护元件具有垂直于电路板的方向上的厚度以及平行于电路板的方向上的宽度和长度，该保护元件被成形以使得电组件在垂直于电路板的方向未被遮蔽并且该保护元件的宽度大于该保护元件的厚度，
[0009]其中，该保护元件包括导电部，其连接至该电路板的导电部并且在该电路板系统的第一功能实体和该电路板系统的第二功能实体之间提供至少一个流电连接(galvanicconnection)。
[0010]该保护元件被成形以使得电组件在垂直于电路板的方向未被遮蔽。因此，例如在飞针“FP”测试中，该保护元件允许从垂直于电路板的方向访问电组件。此外，由于电组件在垂直于电路板的方向未被遮蔽，所以该保护元件不会过度妨碍电组件的冷却。此外，如果该保护元件的厚度最大是电路板表面上所有组件的高度的最大值，则该保护元件不会在垂直于电路板的方向增加该电路板系统的厚度，其中，从电路板表面对该高度进行测量。而且，在这种情况下，该保护元件能够在垂直于电路板的方向以及关于电路板表面稍有角度的方向针对机械冲击对组件进行保护。有利而并非必要，该保护元件的厚度大于所要保护的电组件的高度的最大值并且小于该电路板表面上的所有组件的高度的最大值。如果该保护元件的厚度大于所要保护的电组件的高度的最大值，则该保护元件能够在电路板被按压抵靠在宽平表面的情况下对这些电组件进行保护。
[0011]在根据本实用新型的有利示例性实施例的电路板系统中，该保护元件的主体用相同于与该电路板的电绝缘体的材料制成，以使得该保护元件的热膨胀系数与电路板的热膨胀系数基本相同。在根据本实用新型的另一个有利的示例性实施例的电路板系统中，该保护元件包括橡胶以使得该保护元件是柔性的并且因此能适应于电路板的热膨胀。
[0012]依据本实用新型的第二方面，提供了一种新颖的用于制造电路板系统的方法。根据本实用新型的该方法包括:
[0013]-将电器组件装配到电路板表面上，并且
[0014]-将至少一个保护元件附接至该电路板表面的没有电组件的区域，该保护元件具有垂直于电路板的方向的厚度，
[0015]其中，该保护元件被成形以使得电组件在垂直于电路板的方向未被遮蔽。
[0016]根据本实用新型有利的示例性实施例的方法在对电路板装配以电组件之后包括以下动作:
[0017]-测试包括多个第一电组件的第一功能实体，
[0018]-测试包括多个第二电组件的第二功能实体，第一和第二功能组件彼此单独测试，
[0019]-当该保护元件附接至电路板表面的区域时，借助于该保护元件在第一和第二功能实体之间提供至少一个流电连接，并且
[0020]-测试该电路板系统的功能以使得第一和第二功能元件在功能测试期间经由该至少一个流电连接相互协同操作。
[0021]例如而并非必要，以上所提到的第一功能实体可以是该电路板系统的电源转换器。例如而并非必要，以上所提到的第二功能实体可以是该电路板系统的信号处理部。
[0022]本实用新型的多个非限制示例性实施例在所附从属权利要求中被描述。
[0023]当结合附图阅读时，本实用新型涉及结构和操作方法的各个非限制示例性实施例将连同其附加目标和优势一起从以下对具体示例性实施例的描述而获得最佳理解。
[0024]动词“包括”和“包含”在本文中作为开放式限制来使用，其并不排除也不要求存在未引用特征。除非另外明确指出，否则从属权利要求中所引用的特征可相互自由组合。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]以下就例示的含义以及参考附图对本实用新型的示例性实施例及其优势进行更为详细地描述，其中
[0026]图la图示了根据本实用新型示例性实施例的电路板系统，
[0027]图lb示出了沿图la的线A-A所取的截面的示意图，
[0028]图2示出了根据本实用新型示例性实施例的从电路板系统细节所取的截面的示意图，
[0029]图3a图示了根据本实用新型示例性实施例的电路板系统的一部分，
[0030]图3b示出了沿图3a的线A_A所取的截面的示意图，
[0031]图4示出了根据本实用新型示例性实施例的用于制造电路板系统的方法的流程图，和
[0032]图5示出了根据本实用新型示例性实施例的用于制造电路板系统的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0033]图1a图示了根据本实用新型示例性实施例的电路板系统。图1b示出了沿图1a的直线A-A所取的截面的示意图。该电路板系统包括被装配有电组件的电路板101，其中一些电组件利用附图标记103、104、105、106、107、108、109、110和111所表示。在图1a和Ib所图示的示例性情形中，该电路板系统包括电连接器123和124。该电路板系统例如可以是插件单元，插件单元通过在坐标系统190的X方向上被推入用于接纳该插件单元的设备之中而进行安装。电路板101包括由一层或多层电绝缘材料所制成的主体以及处于电路板的一个或两个表面之上和/或处于电绝缘材料层之间的导电体。每个电组件可以是诸如处理器或存储器的集成电路，或者是诸如电阻器、电容器、电感器、晶体管或二极管的离散组件。在图1a和Ib所图示的示例性情形中，电组件103、104、105、108和109是集成电路而电组件106、107、110和111是离散组件。
[0034]该电路板系统包括附接至电路板101表面的没有电组件的区域的保护元件102。在图1a和Ib所图示的示例性情形中，保护元件102具有网状结构以使得该保护元件包括用于电组件的开口。因此，保护元件102被成形以使得电组件在垂直于电路板的方向-即坐标系统190的z方向-未被遮蔽。因此，例如在飞针“FP”测试中，该保护元件允许从垂直于电路板的方向访问电组件。
[0035]保护元件102具有垂直于电路板101的方向——即坐标系统190的z方向——的厚度。因此，保护元件102形成能够在平行于电路板的方向一即坐标系统190中的xy平面一上以及关于电路板表面稍有角度的方向上针对机械冲击对电组件进行保护的屏障。如能够从图1b所看到的，如果保护元件的厚度最大为电组件的高度的最大值，则保护元件102在垂直于电路板的方向未增加电路板系统的厚度，其中，从电路板表面测量该高度。
[0036]在根据本实用新型示例性实施例的电路板系统中，保护元件102的主体用相同于电路板101的电绝缘体的材料制成，从而使得该保护元件的热膨胀系数与电路板的热膨胀系数基本相同。该保护元件例如可以使用电路板表面和保护元件之间的粘结、螺旋接合、焊接、电路板和保护元件彼此相对应的开孔中的压合“PF”或焊接管脚和/或被成形以使得利用电路板开孔边缘形成锁扣的插头而被附接至电路板101。
[0037]在根据本实用新型另一示例性实施例的电路板系统中，保护元件102包括橡胶以使得该保护元件是柔性的并且因此能够适应于电路板的热膨胀。保护元件102例如能够使用粘胶而被附接至电路板101。具有粘胶表面的保护元件直接附接至电路板。保护元件能够在任意的制造阶段被附接至电路板，或者甚至在最终用户的场所来附接。另外或可替换，该保护元件例如可以包括插头，其被推入电路板的开孔以把该保护元件附接至电路板。该插头有利地被成形以使得它们与电路板开孔的边缘形成锁扣。该插头可以与保护元件是相同的一片。
[0038]在根据本实用新型示例性实施例的电路板系统中，保护元件102包括导电部，其连接至电路板的相对应导电部并且在电路板系统的第一功能实体121和电路板系统的第二功能实体122之间提供至少一个流电连接。例如而并非必要，第一功能实体121可以是电路板系统的DC至DC或AC至DC电源转换器，并且例如而并非必要，第二功能实体122可以是电路板系统的数字信号处理部。针对另一个示例，第一功能实体121可以是电路板系统的模拟信号处理部而第二功能实体122可以是电路板系统的数字信号处理部。还针对另一个示例，第一功能实体121可以是电路板系统的数字信号处理部的均衡器而第二功能实体122可以是数字信号处理部的检测器。
[0039]例如而并非必要，该电路板系统可以是电信设备的一部分，其中，该电路板系统的信号处理部可以包括用于支持一个或多个数据传输协议的处理系统，该数据处理协议例如为网际协议“ IP”、以太网协议、多协议标签交换“MPLS”协议和异步传输模式“ATM”。在保护元件102将功能实体121和122相互连接的情况下，以上所提到的装置允许该功能实体在安装保护元件之前单独进行测试，并且随后安装保护元件使得电路板系统准备在功能实体121和122相互协同操作的情况下进行功能测试。
[0040]图2示出了从根据本实用新型示例性实施例的电路板系统的细节所取的截面的示意图。图2所图示的细节例如可以是图lb所示出的细节140。保护元件202包括设有导电衬里213和214的开孔，以及在导电衬里213和214之间提供流电连接的导电体212。电路板201包括设有导电衬里217和218的开孔。此外，如图2所示，存在将保护元件202的开孔的导电衬里连接至电路板201的各自开孔的导电衬里的导电管脚215和216。电路板的导电衬里217连接至电路板的导电体219，而电路板的导电衬里218连接至电路板的导电体220。导电体219是电路板系统的例如电源转换器的第一功能实体的一部分，而导电体220是电路板系统的例如信号处理部的第二功能实体的一部分。如图2所示，保护元件202连同管脚215和216 —起在导电衬里217和218之间形成流电连接，因此将第一功能实体和第二功能实体相互连接。
[0041]在根据本实用新型示例性实施例的电路板系统中，管脚215和216在其两端为压合“PF”管脚，并且因此该管脚提供与电路板开孔的导电衬里以及保护元件开孔的导电衬里的摩擦配合。在根据本实用新型示例性实施例的电路板系统中，管脚215和216在其第一端被焊接至保护元件202，并且该管脚是在其第二端提供与电路板开孔的导电衬里217和218的摩擦配合的压合管脚。在根据本实用新型示例性实施例的电路板系统中，管脚215和216在其第二端被焊接至电路板201，并且该管脚是在其第一端提供与保护元件202的开孔的导电衬里213和214的摩擦配合的压合管脚。在根据本实用新型示例性实施例的电路板系统中，管脚215和216被焊接至电路板201和保护元件202 二者。
[0042]图3a图示了根据本实用新型示例性实施例的电路板系统的一部分。图3b示出了沿图3a的直线A-A所取的截面的示意图。在根据本实用新型示例性实施例的电路板系统中，在电路板301的表面上存在多于一个的保护元件，并且每个保护元件具有围绕至少一个电组件的环形结构。在图3a和3b所图示的示例性情形中，保护元件302围绕电组件303并且保护元件332围绕电组件304和305。如图3a所图示的，保护元件302由两片所构成，它们共同形成围绕电组件303的环形结构。
[0043]在根据本实用新型示例性实施例的电路板系统中，电路板301包括电路板表面上的焊盘，并且保护元件302和332包括相对应的焊盘。在这种情况下，保护元件是表面安装器件“SMD”并且保护元件能够在电气SMD组件附接至电路板时以相同的SMD焊接处理而被附接至电路板。电路板的焊盘和保护元件的相对应焊盘之间的焊接结合能够被用来在电路板系统的功能实体之间提供一个或多个流电连接。
[0044]在图la、lb、3a和3b所图示的本实用新型示例性实施例中，一个或多个保护元件仅处于电路板101、201、301的一侧。然而，应该注意，在电路板的两侧都可能具有一个或多个保护元件。另外应该注意，图la、lb、3a和3b所示的保护元件102和332可以由多个单独的片所构成，它们中的每一个都附接至电路板的表面。
[0045]图4示出了根据本实用新型示例性实施例的用于制造电路板系统的方法的流程图。该方法包括以下动作:
[0046]-动作401:对电路板装配以电组件，和
[0047]-动作402:将至少一个保护元件附接至电路板表面的没有电组件的区域，该保护元件具有垂直于电路板方向的厚度，
[0048]其中，该保护元件被成形以使得电组件在垂直于电路板的方向上未被遮蔽。
[0049]在根据本实用新型示例性实施例的方法中，该保护元件的主体由相同于电路板的电绝缘体的材料所制成，从而使得该保护元件的热膨胀系数与电路板的热膨胀系数基本上相同。
[0050]在根据本实用新型示例性实施例的方法中，该电路板和至少一个保护元件包括焊盘，并且至少一个保护元件在其中将电气表面安装器件“SMD”组件附接至电路板的相同焊接处理中被附接至电路板。
[0051]在根据本实用新型示例性实施例的方法中，该保护元件包括橡胶以使得该保护元件是柔性的并且因此能够适应于电路板的热膨胀。
[0052]图5示出了根据本实用新型示例性实施例的用于制造电路板系统的方法的流程图。该方法包括以下动作:
[0053]-动作501:对电路板装配以电组件，
[0054]-动作502:测试包括多个第一电组件的第一功能实体，
[0055]-动作503:测试包括多个第二电组件的第二功能实体，第一和第二功能组件彼此单独测试，
[0056]-动作504:将至少一个保护元件附接至电路板表面的没有电组件的区域，借助于该保护元件在第一和第二功能实体之间提供至少一个流电连接，和
[0057]-操作505:测试该电路板系统的功能，以使得第一和第二功能元件在功能测试期间经由该至少一个流电连接相互协同操作。
[0058]在根据本实用新型示例性实施例的方法中，该电路板包括以导电材料为衬里的开孔，并且该保护元件包括导电管脚以及管脚之间的导电体。该管脚被推入电路板的开孔以使得在第一和第二功能实体之间提供流电连接。
[0059]在根据本实用新型示例性实施例的方法中，该保护元件的管脚是提供与电路板开孔的导电衬里的摩擦配合的压合管脚。[0060]在根据本实用新型示例性实施例的方法中，该保护元件的管脚被焊接到电路板开孔的导电衬里。
[0061]在根据本实用新型示例性实施例的方法中，该保护元件包括以导电材料为衬里的开孔以及导电衬里之间的导电体。该电路板包括导电管脚，其被推入保护元件的开孔以使得在第一和第二功能实体之间提供流电连接。
[0062]在根据本实用新型示例性实施例的方法中，该电路板的管脚是提供与该保护元件开孔的导电衬里的摩擦配合的压合管脚。
[0063]在根据本实用新型示例性实施例的方法中，该电路板的管脚被焊接至该保护元件开孔的导电衬里。
[0064]在根据本实用新型示例性实施例的方法中，该电路板系统的第一功能实体是该电路板系统的电源转换器，并且该电路板系统的第二功能实体是该电路板系统的信号处理部。
[0065]以上所给出的描述中所提供的具体示例并不应当被理解为对所附权利要求的应用性和/或解释进行限制。
【权利要求】
1.一种电路板系统,包括: 电路板(101、201、301)，在所述电路板表面上装配有电组件(103-111、303-305)，和 至少一个保护元件(102、202、302、332)，所述至少一个保护元件附接至所述电路板表面的没有所述电组件的区域，所述保护元件具有垂直于所述电路板的方向上的厚度以及平行于所述电路板的方向上的宽度和长度，所述保护元件被成形以使得所述电组件在垂直于所述电路板的方向未被遮蔽并且所述保护元件的宽度大于所述保护元件的厚度， 所述电路板系统的特征在于，所述保护元件包括导电部(212-216)，所述保护元件的导电部(212-216)连接至所述电路板的导电部(217、218)并且在所述电路板系统的第一功能实体(121)和所述电路板系统的第二功能实体(122)之间提供至少一个流电连接。
2.根据权利要求1所述的电路板系统，其中，所述保护元件利用下述的至少一种附接至所述电路板:粘结、螺旋接合、焊接、压合管脚。
3.根据权利要求1所述的电路板系统，其中，所述电路板系统的第一功能实体(121)是所述电路板系统的电源转换器，并且所述电路板系统的第二功能实体(122)是所述电路板系统的信号处理部。
4.根据权利要求3所述的电路板系统，其中，所述电路板系统的所述信号处理部包括用于支持下述的数据传输协议中的至少一种的处理系统:网际协议“IP”、以太网协议、多协议标签交换“MPLS”协议和异步传输模式“ATM”。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电路板系统，其中，所述电路板的导电部包括所述电路板的开孔的导电衬里(217、218)，并且所述保护元件的导电部包括被推入所述电路板的开孔的导电管脚(215、216)以及所述管脚之间的导电体(212)。
6.根据权利要求5所述的电路板系统，其中，所述保护元件的所述管脚是提供与所述电路板的开孔的所述导电衬里的摩擦配合的压合管脚。
7.根据权利要求5所述的电路板系统，其中，所述保护元件的所述管脚被焊接至所述电路板的开孔的所述导电衬里。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的电路板系统，其中，所述保护元件的导电部包括所述保护元件的开孔的导电衬里以及所述导电衬里之间的导电体，并且所述电路板的导电部包括被推入所述保护元件的开孔的导电管脚。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的电路板系统，其中，所述保护元件(102)具有网状结构以使得所述保护元件包括用于所述电组件的开口并且构成所述电组件之间的屏障。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的电路板系统，其中，所述保护元件(302、332)具有围绕至少一个所述电组件(303-305)的环形结构。
11.根据权利要求1至4中任一项所述的电路板系统，其中，所述电路板包括所述电路板表面上的第一焊盘，并且所述保护元件包括在所述保护元件表面上相对应的第二焊盘，并且在所述电路板的所述第一焊盘和所述保护元件的所述第二焊盘之间存在焊接结合。
12.根据权利要求1至4中任一项所述的电路板系统，其中，所述保护元件的主体用相同于所述电路板的电绝缘体的材料制成，以使得所述保护元件的热膨胀系数与所述电路板的热膨胀系数基本相同。
13.根据权利要求1所述的电路板系统，其中，所述保护元件包括橡胶以便使得所述保护元件是柔性的。
【文档编号】H05K1/18GK203523133SQ201320372230
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年6月26日 优先权日:2012年6月26日
【发明者】安蒂·霍尔马, 彼得·科科 申请人:特拉博斯股份有限公司