專利名稱：相鄰電路之間平面和非平面柔性電連通的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及構(gòu)成平面和非平面柔性電連通的一種方法和設(shè)備，特別涉及將印刷電路與位于底板上的相鄰電路進(jìn)行電連通的方法和設(shè)備，在該底板上設(shè)置有一件柔性彈簧構(gòu)件，以便在印刷電路和相鄰電路之間的單一電交接面上產(chǎn)生一個垂直的力。
通常，裝配在車輛儀表面板之下的電子裝置安裝在一塊薄底板(電路板)上，該底板則設(shè)置在一個塑料盒或殼內(nèi)，該塑料盒裝有出入于裝置的導(dǎo)線系統(tǒng)。此盒必須安裝在儀表面板之下的支承結(jié)構(gòu)上，并支承在一個合適的位置上，最好位于儀表面板的中心架擋板之后，儀表面板向車輛的溫控和音響系統(tǒng)提供電子支持以及諸如防抱死剎車模塊、發(fā)動機(jī)控制模塊、氣囊模塊等的電子儀表面板組件。
此組裝件占據(jù)了儀表面板之下的大量空間。此龐大的金屬盒具有由此伸出的電線束，要求有相當(dāng)大的空間，從而不利于車輛中的裝配設(shè)計效率。此外，此金屬盒子還增加了生產(chǎn)成本和車輛重量。
因此，必須發(fā)展一種方法和設(shè)備，用于將車輛儀表面板中的電子和結(jié)構(gòu)部件的裝配一體化，使其中的裝配效率得以提高，而生產(chǎn)時間、生產(chǎn)成本和重量則得以減少。
轉(zhuǎn)讓給本申請受讓人的美國專利申請系列號08/642,723公開了一種方法，它通過將印刷電路直接安裝在儀表面板的結(jié)構(gòu)構(gòu)件上，從而將結(jié)構(gòu)組件和電子組件裝配一體化。但是，這種互連電路的方法還需加以開發(fā)。最好提出一種能將支承結(jié)構(gòu)的材料結(jié)合在一起的互連方法。
已知的互連技術(shù)具有它們的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。例如，焊接能提供優(yōu)異的連通，但是，為進(jìn)行和卸除電路互連需對交接面區(qū)域進(jìn)行加熱。為此，底板材料必須能承受高溫，通常，它高于183℃。作為焊接的替代物，可采用插頭和插座進(jìn)行電路互連。此技術(shù)賦于設(shè)計者可將互連放置在要求位置的靈活性。但是，采用此方法時，通常將插座焊接在位，從而出現(xiàn)直接焊接電路時的同樣問題。
在另一種替代方法中，采用柔性壓配合連通安裝插座。采用壓配合或柔性插頭技術(shù)時，為組裝可靠，要求底板在插座上保持一個力。因此，使用塑料底板時，所選材料的機(jī)械強(qiáng)度性能必須高于吹塑聚丙烯(PP)的機(jī)械強(qiáng)度性能，而它是殼體結(jié)構(gòu)的一種理想材料。采用插頭互連電路，使電路得以從底板卸走。但是，采用插頭安裝電路要求有幾磅的插入力。由于塑料底板的柔性，組裝區(qū)域必須加以支承或加固。
零插入力(ZIF)接頭是消除上述力問題的一種可能。在零插入力接頭中，采用一根手柄以便將連接構(gòu)件壓緊在一起進(jìn)行電互連。低插入力(LIF)接頭與零插入力接頭相似。零插入力接頭和低插入力接頭都是用凸輪進(jìn)行機(jī)械帶動的，這要求有表面間隔以及平面表面，并需加用機(jī)械夾緊手柄。通常，這些裝置還包括一件塑料構(gòu)件，它可能蠕變，從而長時間后造成垂直力損失。
因此，最好提出一種連通相鄰電路的方法和設(shè)備，它得以沿非平面底板表面進(jìn)行電互連、建立阻止氧氣進(jìn)入的氣密密封、能長期保持一個大的垂直力、并進(jìn)行擦抹運(yùn)動，擦去污物和氧化物以促進(jìn)金屬對金屬的接觸。
為克服現(xiàn)有技術(shù)中電互連裝置的上述缺點(diǎn)，本發(fā)明提出一種將印刷電路與位于底板上的相鄰電路進(jìn)行電互連通的方法和設(shè)備，該方法和設(shè)備包括使印刷電路直接接觸相鄰電路，以建立一個單一的電交接面；和采用一件由底板支承的柔性彈簧構(gòu)件，以便在單一電交接面上產(chǎn)生一個垂直力，其中柔性彈簧構(gòu)件具有相當(dāng)?shù)娜釓椥?，足以促進(jìn)沿非平面底板進(jìn)行的電互連通。
更具體地說，本發(fā)明提出了一種將印刷電路與位于底板上的相鄰電路進(jìn)行電互連通的方法，該方法包括1)使印刷電路直接接觸相鄰電路，以便在印刷電路與相鄰電路之間建立一個單一的電交接面；和2)設(shè)置一件由底板支承的柔性彈簧構(gòu)件，以便在單一電交接面上產(chǎn)生一個垂直力，將印刷電路與相鄰電路夾持在一起。此柔性彈簧構(gòu)件具有相當(dāng)?shù)娜釓椥?，足以促進(jìn)電路沿非平面底板的電互連通。
本發(fā)明還提出一種設(shè)備，用于將印刷電路與位于底板上的相鄰電路進(jìn)行電互連通。設(shè)置了一塊底板以支承相鄰電路，使該相鄰電路直接接觸印刷電路，從而在印刷電路與相鄰電路之間建立一個單一電交接面。此底板設(shè)置了一條安放柔性彈簧構(gòu)件的通道。柔性彈簧成形成能在單一電交接面上產(chǎn)生一個垂直力，從而將印刷電路與相鄰電路夾持在一起。柔性彈簧構(gòu)件具有相當(dāng)?shù)娜釓椥?，足以促進(jìn)電路沿非平面底板的電互連通。
在一個實(shí)施例中，通道沿底板的邊緣而成型，而柔性彈簧構(gòu)件則是一件放置在通道中的長條彈性構(gòu)件。在又一實(shí)施例中，在蓋子上設(shè)置有從其上突出的塞子。彈性構(gòu)件與塞子相連接，蓋子則如下地安裝在底板上，即彈性構(gòu)件插入在通道中，蓋子被放置在印刷電路之上以保護(hù)印刷電路。
在另一實(shí)施例中，長條形的彈性構(gòu)件具有電介質(zhì)性能，它是中空的，并包含金屬化的內(nèi)側(cè)表面和中空合成橡膠構(gòu)件外表面上的分隔的導(dǎo)電區(qū)域。在此結(jié)構(gòu)中，金屬化的內(nèi)側(cè)表面和導(dǎo)電區(qū)域相結(jié)合以形成過濾干擾電信號的電容器。
在再一實(shí)施例中，彈性構(gòu)件包含一個從通道突出的頂部部分。頂部部分加以金屬化以形成一個柔性導(dǎo)電按鍵。在此結(jié)構(gòu)中，第三個配合電路可疊置在底板上，從而使第三配合電路與柔性導(dǎo)電按鍵實(shí)現(xiàn)電交接。
在一個推薦實(shí)施例中，柔性印刷電路和相鄰電路相互重疊地放置在底板的通道中，然后將柔性彈簧構(gòu)件插入至通道中重疊放置的柔性印刷電路和相鄰電路之上。柔性彈簧構(gòu)件可以是一種合成橡膠彈簧構(gòu)件，也可以是諸如壓緊金屬彈簧的非合成橡膠彈簧構(gòu)件。
一種替代方案是，柔性彈簧構(gòu)件還可包括一種壓緊彈簧構(gòu)件，它與底板整體模壓制成，從而成為底板的一部分。
因此，本發(fā)明的目的是提出一種將印刷電路與位于底板上的相鄰電路進(jìn)行電互連通的方法和設(shè)備，其中在印刷電路和相鄰電路之間設(shè)置了單一電交接面，從而沿非平面底板表面的電互連得到促進(jìn)。
結(jié)合附圖，由下述發(fā)明的最佳實(shí)施例的詳細(xì)說明中，很容易看到本發(fā)明的上述及其它目的、特點(diǎn)和優(yōu)越性。


圖1示意地表示了本發(fā)明提出的用于將印刷電路與位于底板上的相鄰電路進(jìn)行電互連通的設(shè)備的剖面圖；圖2示意地表示了根據(jù)本發(fā)明第一替代實(shí)施例提出的用于將印刷電路與位于底板上的相鄰電路進(jìn)行電互連通的設(shè)備的剖面圖3示意地表示了根據(jù)本發(fā)明第二替代實(shí)施例提出的一種合成橡膠構(gòu)件的立體圖，該構(gòu)件具有設(shè)置于其上的導(dǎo)電區(qū)域；圖4示意地表示了根據(jù)本發(fā)明第三替代實(shí)施例提出的用于將印刷電路與相鄰電路進(jìn)行電互連通，并且還包括第三配合電路的設(shè)備的剖面圖；圖5示意地表示了根據(jù)本發(fā)明第四替代實(shí)施例提出的用于將柔性印刷電路與相鄰電路進(jìn)行電互連通的設(shè)備的剖面圖；圖6示意地表示了根據(jù)本發(fā)明第五替代實(shí)施例提出的用于將柔性印刷電路與相鄰電路進(jìn)行電互連通的設(shè)備的剖面圖；圖7示意地表示了根據(jù)本發(fā)明第六替代實(shí)施例提出的用于將印刷電路與相鄰電路進(jìn)行電互連通的設(shè)備的剖面圖；圖8示意地表示了根據(jù)本發(fā)明第七替代實(shí)施例提出的用于將柔性印刷電路與相鄰電路進(jìn)行電互連通的設(shè)備的立體圖；圖9示意地表示了根據(jù)本發(fā)明第八替代實(shí)施例提出的用于將柔性印刷電路與相鄰電路進(jìn)行電互連通的設(shè)備的分解剖面圖；圖10示意地表示了圖9所示的組裝件的剖面圖。
本發(fā)明提出一種互連方法，它允許應(yīng)用諸如在吹塑過程中使用的鍍有金屬的低溫柔性底板。底板上鍍敷的金屬用作底板和分隔電路，或柔性印刷電路之間的相互連通。“柔性印刷電路”是這樣一種印刷電路，它放置在一層薄的柔性聚合物層內(nèi)，從而至少有一部分“柔性印刷電路”是柔性的。底板的鍍敷金屬可以是鍍在底板上的導(dǎo)電電路，或者它可包括一層柔性電路襯墊。
發(fā)明還利用諸如聚丙烯(PP)的某些聚合物的柔性作為組件接合的低插入力插座。此外，發(fā)明提出一種可拆卸固位彈性體，它用于在相鄰電路之間保持電互連，并施加所需的電互連垂直力。
所開發(fā)的發(fā)明采用了聚丙烯吹塑基底板，但是文中所述技術(shù)可應(yīng)用大量不同剛性的材料，以及不同的底板制作技術(shù)。
本發(fā)明提出了一種方法和設(shè)備，用于在兩個金屬化的表面之間，特別是在印刷電路和相鄰電路之間通過對準(zhǔn)它們的接合表面建立電互連，并借助由底板支承的彈簧構(gòu)件夾緊這種結(jié)構(gòu)。
現(xiàn)請參照示意展示本發(fā)明的圖1。此圖示意地展示了將硬性印刷電路與相鄰電路進(jìn)行電互連的方法和設(shè)備。印刷電路10包括一塊柔性印刷電路底板12，在電路底板12的兩側(cè)具有以導(dǎo)電跡線14、16表示的分隔電路。本技術(shù)中熟知的金屬邊緣夾子18在焊接位置20、22與印刷電路的電路跡線14、16相焊接。金屬邊緣夾子18建立一條從印刷電路10至連通交接面區(qū)域24的導(dǎo)電路徑。連通交接面區(qū)域24提供了一個位于印刷電路10和由電路跡線28表示的相鄰電路26之間的單一電交接面。
相鄰電路26由主底板30所支承，該主底板30具有一條沿其邊緣34形成于其中的通道32。主底板30最好為模壓塑料件。彈簧構(gòu)件36放置在通道32中。彈簧構(gòu)件36最好為一件長條彈性構(gòu)件，它起彈簧作用，對連通交接面區(qū)域24施加垂直力以保持接合交接面所要求的力。由于彈簧構(gòu)件36的柔彈性，因此此方法得以使非平面的底板能相互連通。此類彈性條(彈簧構(gòu)件36)也很容易更換，在維修分隔的底板時可加以拆卸。此外，在此結(jié)構(gòu)中，彈簧構(gòu)件36不需導(dǎo)電，因而能采用各種材料，如合成橡膠，以制作彈簧構(gòu)件。
現(xiàn)請轉(zhuǎn)向圖2，圖中展示了發(fā)明的第一替代實(shí)施例。由于合成橡膠彈簧構(gòu)件36的柔彈性，因而有可能去除圖1所示的夾子彈簧18，直接與基底板建立連通交接面。在此實(shí)施例中，印刷電路40包括一塊底板42，在其上具有以導(dǎo)電跡線44表示的電路。塑料蓋46設(shè)置有從其中突出的塞子48。合成橡膠構(gòu)件50固定在塞子48上，然后蓋子按壓在底板30上，這樣，合成橡膠構(gòu)件50被放置在通道32中，而蓋子46則放置在印刷電路40之上以保護(hù)印刷電路。蓋子46可被制成需按壓進(jìn)入主底板30中，以有助于底板的組裝和合成橡膠件50的安裝。合成橡膠50可以與塞子48為一整體固定或不為一整體。由主底板30支承的相鄰電路用電路跡線52表示。因此，在此結(jié)構(gòu)中，電路跡線44、52在單一交接面54上進(jìn)行電連通。
可替代的是，彈簧構(gòu)件或合成橡膠構(gòu)件可包括一根薄壁塑料管，它具有柔彈性，在受壓時，對周圍的壁施加力。該塑料管可應(yīng)用不導(dǎo)電材料模壓成型制成，并對后者的內(nèi)、外表面進(jìn)行金屬化。采用此結(jié)構(gòu)，管子將在接線端接觸點(diǎn)和管的內(nèi)壁之間形成一個電容。從而當(dāng)金屬化的管內(nèi)壁接地時，此結(jié)構(gòu)就在接線端和地面之間構(gòu)成一個濾波電容器，假如金屬化管的外表面再涂上一種諸如聚合物厚膜電阻器材料的電阻材料時，此結(jié)構(gòu)使性能將進(jìn)一步提高，并且構(gòu)成互連結(jié)點(diǎn)，該結(jié)點(diǎn)與管內(nèi)壁側(cè)的金屬構(gòu)成一系列電阻器和電容器。
圖3展示了這樣一種替代性彈簧構(gòu)件實(shí)施例。如圖所示，中空合成橡膠管56在其內(nèi)表面具有金屬化層58。而在合成橡膠管56的外表面則設(shè)置著一些分隔的導(dǎo)電區(qū)域60、62、64、68。因此，當(dāng)圖3所示組合件插入至基底板的通道中時，金屬化表面58與分隔的導(dǎo)電區(qū)域60、62、64、68相結(jié)合形成一個過濾干擾電信號的電容器。導(dǎo)電區(qū)域60、62、64、68可采用各種技術(shù)產(chǎn)生，諸如將導(dǎo)電材料直接貼在合成橡膠上。導(dǎo)電電路也可設(shè)置在中空(或?qū)嵭?合成橡膠管56的外表面，或組裝成分層結(jié)構(gòu)，如柔性薄膜電路。管56的內(nèi)表面上的金屬化層58構(gòu)成一條導(dǎo)電通徑，它位于互連系統(tǒng)的所有接觸點(diǎn)之下，并被管壁的厚度所隔離。必須對管外表面的金屬化層(即分隔的導(dǎo)電區(qū)域60、62、64、68)進(jìn)行分隔，并可采用掩膜片、研磨切割、激光修整或化學(xué)蝕刻來完成這種分隔。
在又一種結(jié)構(gòu)中，可用一塊電路板來代替前述的合成橡膠體，該電路板在其基體材料之內(nèi)、或在安裝于其上的柔性組合件之內(nèi)具有彈性。這時，印刷電路板與相鄰電路的交接面貼合地夾緊在一起。電路板或柔性組合件的彈性起彈簧的作用，以便對互連交接面施加垂直力。由于結(jié)構(gòu)中包含了柔性交接面。從而使結(jié)構(gòu)具有吸收組合件框架變化的自調(diào)節(jié)特性，以及對暴露于四周環(huán)境中尺寸改變的內(nèi)在補(bǔ)償性。此外，柔性結(jié)構(gòu)還構(gòu)成一個吸收機(jī)械振動的減震器，也可替代地采用一樞軸轉(zhuǎn)動附件以便對彈簧構(gòu)件施加壓縮力。
還可采用導(dǎo)電合成橡膠作為多塊底板的互連物。這可完成如下即將合成橡膠體從通道中伸出，在那里它可與一塊疊置的底板接觸。圖4展示了這樣一種結(jié)構(gòu)。
請參照圖4，圖中展示了發(fā)明的第三個替代實(shí)施例。在此實(shí)施例中，主底板72在其中形成一條通道74，在其上有一條電路跡線76，該跡線76延伸進(jìn)入通道74，表示相鄰電路。分隔電路78表示印刷電路，并包含一條位于其上的電路跡線80。它表示由分隔電路78支承的印刷電路。電路跡線80也延伸進(jìn)入通道74。合成橡膠構(gòu)件82包含一個金屬化表面84和一個頂部部分86，該頂部部分86通過通道74的頂部而伸出，并加以金屬化以構(gòu)成一個柔性導(dǎo)電按鍵88。因此，配合電路90可疊放在主底板72的頂部，從而使配合電路90的導(dǎo)電終端92接觸柔性導(dǎo)電按鍵88上的金屬化層。合成橡膠本82，特別是合成橡膠體82的頂部部分86的彈性特性，將提供垂直力，以便在導(dǎo)電終端92和導(dǎo)電按鍵88的頂部之間建立所需的互連力。
請參照圖5，圖中展示了發(fā)明的第四個替代實(shí)施例。這一方法通過對準(zhǔn)兩個電路及插入C形成或U形通道，在兩個電路元件之間構(gòu)成一個接合交接面。一旦裝配好，就將合成橡膠彈簧插入至通道中以保持電路交接面，并提供所需的結(jié)合力。如圖所示，底板96設(shè)置有通道98，柔性印刷電路100和相鄰電路102相互重疊地放置在通道98之內(nèi)，然后將一件合成橡膠構(gòu)件104插入至通道98中相互重疊的電路之上，以便對電交接面106提供所需的垂直力。此結(jié)構(gòu)特別適合用于非平面底板上柔性印刷電路的相互連通。通道98可容易地在底板中形成從而促進(jìn)了這樣一種方法的使用。
請參照圖6，在提出的實(shí)施例中，柔性彈簧構(gòu)件包含一個壓緊彈簧構(gòu)件，它被模制成底板的一個整體組成部分。在所示的方法中，合成橡膠彈簧成形在接合電交接面的上、下。這些合成橡膠彈簧的壓緊作用固定了交接面的接合位置，提供所需的垂直結(jié)合力。
圖6所示的實(shí)施例包含一塊基底板110和一個蓋子112，其中每一件都成形有一個作為其整體組成部分的彈簧構(gòu)件114、116。彈簧構(gòu)件114、116相互配合，按箭頭所示的方向，在電路交接面122處，將相鄰印刷電路118、120壓在一起。
在圖7所示的實(shí)施例中，借助相對的合成橡膠彈簧構(gòu)件134、136，通過將若干電線130壓靠在印刷電路132上，從而使電線130與印刷電路132進(jìn)行電連通，而彈簧構(gòu)件134、136則各自由蓋子138和基底板140加以支承。
圖8中展示了發(fā)明的第七個替代實(shí)施例。在此實(shí)施例中，第一和第二柔性印刷電路150、152借助夾緊裝置154相互進(jìn)行電連通。夾緊裝置154包括底板156，底板156帶有一個與此鉸接的蓋子158。底板156和蓋子158設(shè)置有合成橡膠墊板160、162、164，用于將印刷電路150、152壓在一起。安裝時，將第一柔性印刷電路152裝置在底板156上，并用夾子166加以適當(dāng)對準(zhǔn)。然后將第二柔性印刷電路150插入在蓋子158之下，并覆蓋在第一柔性印刷電路152上。接著，將蓋子158繞著鉸鏈167樞轉(zhuǎn)向底板156，墊板164抓住柔性印刷電路150，并局部地將其在印刷電路152上滑移，以產(chǎn)生一個擦抹動作將污物從互連通區(qū)域擦去。狹縫169使電路150得以沿著夾子166滑移。然后夾子166嚙合蓋子158以鎖定相互連通。在此結(jié)構(gòu)中，合成橡膠墊板160、162、164提供將第一和第二柔性印刷電路150、152進(jìn)行電互連所需的垂直力。最好采用活鉸鏈將蓋子158鉸接至底板156上。
合成橡膠墊板160、162、164起柔性彈簧的作用，用以維持電交接面上所需的夾緊和接合力。當(dāng)合成橡膠墊板與蓋子158配合時，它可構(gòu)成連通機(jī)構(gòu)與外界隔離的密封和電絕緣。應(yīng)指出的是，在此結(jié)構(gòu)中合成橡膠彈簧可由一個彈簧構(gòu)件來替代，它被設(shè)計成如圖6所示地進(jìn)入底板或蓋子結(jié)構(gòu)中。
這兩塊配合電路底板150、152可以是分隔的元件、底板或蓋子結(jié)構(gòu)物的一部分、或裝電線的導(dǎo)線系統(tǒng)。例如，電連通可以是柔性電路對柔性電路、FR4對柔性電路、柔性電路對密封布線，或其它方案。此外，底板之一或兩塊底板可在電互連通的鄰近處布置有電子元件。
請參照圖9和10，圖中示意地展示了發(fā)明的第八個替代實(shí)施例，在此實(shí)施例中，先前實(shí)施例中所述的合成橡膠彈簧由一個成型金屬彈簧所替換。如圖所示，底板170包含一個成形于其中的通道172，第一和第二柔性印刷電路174、176疊放在通道172內(nèi)，壓緊彈簧178插入在通道中，置于重疊放置的柔性電路174、176上，提供在電路174、176之間進(jìn)行電連通所需的垂直力。
在此結(jié)構(gòu)中，如在文中所述的其它結(jié)構(gòu)一樣，當(dāng)壓緊彈簧插入至通道中時，污物和氧化物被擦去，從而得以在相鄰底板174、176之間實(shí)現(xiàn)金屬對金屬的接觸。如果需要的話，彈簧178的末端180、182可作為散熱片，以發(fā)散底板174、176之間電互連處產(chǎn)生的熱。此外，彈簧178可用作一個電接觸器，或可將其彎曲以有利于配合電路板在組合件頂部的疊置。
雖然以上對發(fā)明最佳實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說明，但與發(fā)明有關(guān)的普通技術(shù)人員都承認(rèn)，為實(shí)施本發(fā)明，在權(quán)利要求的范圍內(nèi)，可有各種替代設(shè)計和實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種將印刷電路與位于底板上的相鄰電路進(jìn)行電互連通的方法，其特征在于，該方法包括使印刷電路直接接觸相鄰電路，以便在印刷電路與相鄰電路之間建立一個單一的電交接面；和設(shè)置一件由底板支承的柔性彈簧構(gòu)件，以便在所述單一電交接面上產(chǎn)生一個垂直力，將印刷電路與相鄰電路夾持在一起，其中所述柔性彈簧構(gòu)件具有相當(dāng)?shù)娜釓椥?，足以促進(jìn)所述電路沿非平面底板的電互連通。
全文摘要
一種將印刷電路與位于底板上的相鄰電路進(jìn)行電互連通的方法和裝置。使印刷電路直接接觸相鄰電路,以便在印刷電路與相鄰電路之間建立一個單一的電交接面。一柔性彈簧構(gòu)件由底板支承,用于在單一電交接面上產(chǎn)生一個垂直力,將印刷電路與相鄰電路夾持在一起。柔性彈簧構(gòu)件具有相當(dāng)?shù)娜釓椥?足以促進(jìn)所述電路沿非平面底板的電互連通。
文檔編號B60R16/02GK1198603SQ9810139
公開日1998年11月11日 申請日期1998年4月16日 優(yōu)先權(quán)日1997年5月5日
發(fā)明者小托馬斯·達(dá)德利·貝朗格, 約翰·特魯布洛斯基, 約瑟夫·瓦倫丁·貝斯特, 小道格拉斯·休森 申請人:福特汽車公司