專利名稱：用于可拆式連接器的電子控制模塊和組裝該模塊的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及電子控制模塊，更具體地，涉及一種具有接納可拆式連接器的機(jī)構(gòu)的電子控制模塊以及組裝該模塊的方法。
背景技術(shù)：
用于車輛引擎的引擎安裝電子控制模塊經(jīng)歷嚴(yán)酷的環(huán)境，包括高度的熱和振動(dòng)。在這些應(yīng)用中，電子元件和電路形成在印刷電路板上，并且被封入保護(hù)殼中。已知的是，通過集成到保護(hù)殼中的連接器提供針對(duì)印刷電路板上的元件和電路的電氣連接。
過去，該集成連接器往往相對(duì)較大，并且提供了對(duì)板空間的不充分的使用。此外，該集成連接器典型地是昂貴的，并且對(duì)于控制模塊而言可能是具有最高成本的制品。而且，如果外部連接的數(shù)目或者設(shè)置改變，則必須重新設(shè)計(jì)殼體。因此，集成到控制模塊中的連接器不易于適應(yīng)設(shè)計(jì)變化或更新。
存在改進(jìn)目前的電子控制模塊的需要，特別是在汽車應(yīng)用中。特別地，存在對(duì)提供這樣的方法的改進(jìn)方式的需要，該方法減少部件數(shù)目，減少設(shè)計(jì)復(fù)雜度和制造工藝，并且降低模塊的整體成本。這在大規(guī)模應(yīng)用中是特別重要的。然而，任何改進(jìn)的設(shè)備不應(yīng)犧牲對(duì)元件和電路周圍的密封腔的需要。此外，具有這樣的改進(jìn)設(shè)備和方法將是有利的，即在不需要修改保護(hù)殼的前提下，其可以適應(yīng)印刷電路板中的設(shè)計(jì)變化。因此，希望提供一種改進(jìn)的電子控制模塊和組裝該模塊的方法。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的具有附裝的可拆式連接器的電子控制模塊的透視圖；圖2是具有移除的連接器的圖1中的電子控制模塊的透視圖；圖3是圖1中的電子控制模塊的分解圖；圖4是可與本發(fā)明的電子控制模塊一同使用的連接器的一個(gè)實(shí)施例的透視圖；圖5是可與本發(fā)明的電子控制模塊一同使用的連接器的側(cè)視圖；并且圖6是說明了組裝本發(fā)明的電子控制模塊的一種方法的流程圖。
盡管本發(fā)明可以接受多種修改方案和替換形式，但是借助于附圖中的示例示出了具體的實(shí)施例，并且此處對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)描述。然而，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的目的并非限制于所公開的特定形式。相反地，本發(fā)明將涵蓋所有處于附屬權(quán)利要求限定的本發(fā)明的廣泛范圍中的修改方案、等效方案和替換方案。
具體實(shí)施例方式
所描述的是一種用于將內(nèi)部板上的元件和電路連接到外部環(huán)境的模塊和組裝該模塊的方法。為了說明，將在用于車輛的電子控制模塊的背景中描述該模塊和方法的示例。然而，本發(fā)明不限于用于車輛的模塊，而是還可以應(yīng)用于其中需要堅(jiān)固單元和密封連接的其他的殼體或設(shè)備。
為此，通常地，在一個(gè)實(shí)施例中，存在一種電子控制模塊，其包括殼體、印刷電路板和加固件(rigidizer)。殼體具有用于可拆式連接器的開口或窗口。印刷電路板具有第一面、第二面和多個(gè)接觸焊盤。板的第一面用于安放元件和電路。多個(gè)接觸焊盤被安置在印刷電路板的第一面上。加固件附裝到印刷電路板的第二面，并且提供了用于印刷電路板的結(jié)構(gòu)背襯，以補(bǔ)償由可拆式連接器引入到印刷電路板的第一面的任何壓力。殼體中的窗口被安置為與印刷電路板的第一面上的多個(gè)接觸焊盤相鄰，以向每個(gè)接觸焊盤提供單一的開口。
殼體可以進(jìn)一步包括擋板(shroud)，其圍繞窗口的外周，并且從殼體的主體部分向外延伸。該擋板可以具有用于可拆式連接器的閉鎖機(jī)構(gòu)。另外，電子控制模塊可以包括密封襯墊，其被安置為與殼體中的窗口的外周相鄰。該襯墊協(xié)助提供印刷電路板上的元件和電路周圍的密封腔。電子控制模塊可以進(jìn)一步包括定位機(jī)構(gòu)。在一個(gè)實(shí)施例中，該定位機(jī)構(gòu)包括印刷電路板中的定位孔和加固件中的定位凹陷。該定位孔和定位凹陷被設(shè)置為接納位于可拆式連接器上的定位銷。在另一實(shí)施例中，擋板可以具有一組鍵槽，以協(xié)助將可拆式連接器定位到殼體。而且，擋板的內(nèi)表面可以具有襯墊，以提供對(duì)接觸焊盤的密封。
在另一實(shí)施例中，存在一種電子控制模塊，其包括印刷電路板、殼體和加固件。印刷電路板具有第一面、第二面和多個(gè)接觸焊盤。第一面用于安放元件和電路以及接觸焊盤。殼體具有用于可拆式連接器的開口。該開口被安置為與印刷電路板的第一面上的多個(gè)接觸焊盤相鄰，以接入每個(gè)接觸焊盤。加固件附裝到印刷電路板的第二面和殼體。該加固件提供了用于印刷電路板的結(jié)構(gòu)背襯，以補(bǔ)償由可拆式連接器引入到印刷電路板的第一面的任何壓力。
本發(fā)明還包括一種方法，用于組裝能夠接納可拆式連接器的電子控制模塊。該方法包括以下步驟提供印刷電路板，其具有第一面、第二面和多個(gè)接觸焊盤，該多個(gè)接觸焊盤位于印刷電路板的第一面上；提供加固件，將加固件附裝到印刷電路板的第二面；提供具有用于可拆式連接器的窗口的殼體；將印刷電路板的第一面上的多個(gè)接觸焊盤定位為與殼體中的窗口相鄰，由此殼體中的窗口向每個(gè)接觸焊盤提供了單一的開口；以及將加固件的外周附裝到殼體的外周。該方法還可以包括以下步驟提供密封襯墊；以及在將加固件附裝到殼體之前將密封襯墊定位為與殼體中的窗口的外周相鄰。該方法可以進(jìn)一步包括以下步驟在印刷電路板中形成至少一個(gè)定位孔；在加固件中形成至少一個(gè)定位凹陷；并且將印刷電路板中的定位孔安置為與加固件中的定位凹陷相鄰，由此該定位孔和定位凹陷能夠接納可拆式連接器上的定位銷。
現(xiàn)在，轉(zhuǎn)到附圖，將解釋示例電子控制模塊。圖1示出了本發(fā)明的電子控制模塊20的一個(gè)實(shí)施例?？刹鹗竭B接器22附裝到電子控制模塊20。圖2示出了電子控制模塊20和可拆式連接器22的分解圖。圖3示出了電子控制模塊20的透視圖。
參考圖1～3，在一個(gè)實(shí)施例中，電子控制模塊20包括殼體30、印刷電路板40和加固件50。殼體30可以具有主體部分32、開口或窗口34、以及擋板36。擋板36圍繞窗口34的外周38，并且從殼體30的主體部分32向外延伸。在一個(gè)實(shí)施例中，擋板36用于部分地定位可拆式連接器22，以及安放用于可拆式連接器22的閉鎖機(jī)構(gòu)35。這里，如圖2～3所示，可以使用一組鍵槽31將可拆式連接器22引導(dǎo)并定位到殼體30的擋板36。此外，在一個(gè)實(shí)施例中，如圖1～2所示，閉鎖機(jī)構(gòu)35可以包括一組銷37，其從擋板36的側(cè)壁向外延伸。銷37用于滑入到可拆式連接器22上安置的閉鎖26上的槽24中。對(duì)于汽車用途，殼體30還可以具有向外延伸的凸緣39，以將電子控制模塊20安裝到汽車(未示出)。
印刷電路板40具有第一面42、第二面44和多個(gè)接觸焊盤46。印刷電路板40的第一面42用于將元件和其他電路(未示出)安裝在電子控制模塊20的密封內(nèi)腔中。實(shí)際的元件和電路是特定的實(shí)現(xiàn)方案，但是可以包括諸如晶體管、處理器和存儲(chǔ)器的器件。如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到的，此處描述的設(shè)備和方法消除了電子控制模塊20具有線接合和其他復(fù)雜的連接器以將元件和電路互連到外部環(huán)境的需要。因此，制造工藝具有較少的復(fù)雜性，并且減少了組裝和生產(chǎn)成本。在一個(gè)實(shí)施例中，印刷電路板40可以由薄的撓性材料制成，諸如聚酰亞胺。印刷電路板40還可以由已知用于安放電路的其他材料制成，諸如環(huán)氧玻璃板(FR4)和低溫共燒陶瓷(LTCC)。
多個(gè)接觸焊盤46安置在印刷電路板40的第一面42上。接觸焊盤46可以形成或者直接鍍覆在印刷電路板40上。接觸焊盤46可由電傳導(dǎo)材料制成，諸如銅、鎳或金，并且直接連接到印刷電路板40上的電路。而且，開口或窗口34被安置為與印刷電路板40的第一面42上的多個(gè)接觸焊盤46相鄰。這向每個(gè)接觸焊盤46提供了用于可拆式連接器22的單一的開口。該種設(shè)計(jì)方便地允許改變印刷電路板上的接觸焊盤的數(shù)目和設(shè)置而不必改變殼體30和加固件50的設(shè)計(jì)。因此，本設(shè)計(jì)允許自適應(yīng)的連接器的設(shè)計(jì)，并且是可升級(jí)的。
加固件50附裝到印刷電路板40的第二面44。在一個(gè)實(shí)施例中，加固件50通過壓敏粘合劑52附裝到印刷電路板40的第二面44。盡管在圖中示出了壓敏粘合劑52，但是還可以其他的方式將印刷電路板40附裝到加固件50。例如，如果印刷電路板40由LTCC制成，則免硅粘合劑(dispensable silicon adhesive)是優(yōu)選的。此外，在其他的情況中，諸如當(dāng)印刷電路板40由FR4制成時(shí)，可以使用液體環(huán)氧樹脂將加固件50附裝到印刷電路板40。
在任何情況中，加固件50提供了用于印刷電路板40的結(jié)構(gòu)背襯，以補(bǔ)償由可拆式連接器22引入到印刷電路板40的第一面42的任何壓力。加固件50的外周附裝到殼體30的外周。在一個(gè)實(shí)施例中，加固件50可以具有孔54，用于通過使用諸如螺釘56(圖3中示出)的機(jī)械緊固件將加固件50連接到殼體30。在另一實(shí)施例中，加固件50可以通過焊接方法或者粘合劑附裝到殼體30。
殼體30和加固件50可由金屬材料或其他剛性材料制成。在一個(gè)實(shí)施例中，殼體30和加固件50由鋁制成。鋁相比與其他金屬材料是較不昂貴的，并且是熱的良導(dǎo)體，這對(duì)于汽車應(yīng)用是重要的。在另一實(shí)施例中，殼體30可以由塑料制成，并且加固件50由鋼制成、鋁或其他熱傳導(dǎo)材料制成。殼體30和加固件50用于存放和保護(hù)電子控制模塊20中的印刷電路板40上的元件和其他電路。
在另一實(shí)施例中，電子控制模塊20進(jìn)一步包括密封襯墊62、64。如圖3所示，一個(gè)密封襯墊62被安置為與殼體30中的窗口34的外周38相鄰。另一密封襯墊64被安置在印刷電路板40周圍以及殼體30和加固件50之間。襯墊62、64向印刷電路板40上的元件和電路提供額外的保護(hù)和密封。當(dāng)模塊20用于嚴(yán)酷的環(huán)境中時(shí)，諸如用于車輛控制系統(tǒng)，這是特別重要的。
此外，為了向接觸焊盤46和可拆式連接器22的內(nèi)部元件提供保護(hù)和密封，以抵御嚴(yán)酷環(huán)境，本發(fā)明還可以包括擋板36上的O形環(huán)或襯墊。圖2～3示出了擋板36的內(nèi)表面上的襯墊66。襯墊66可以嵌入在沿?fù)醢?6的內(nèi)表面安置的凹槽中。O形環(huán)或襯墊還可以安置在擋板36的頂邊緣上、擋板36的外表面上、或者可拆式連接器22上，如接觸擋板36的表面。
在優(yōu)選實(shí)施例中，如圖3所示，印刷電路板40具有定位孔48，并且加固件50具有定位凹陷58。印刷電路板40中的定位孔48和加固件50中的定位凹陷58接納可拆式連接器22上的定位銷28(參看圖2)。這允許可拆式連接器22中的特定的傳導(dǎo)連接器相對(duì)于印刷電路板40上的接觸焊盤46適當(dāng)?shù)嘏帕小?br> 圖4～5說明了可以安置在可拆式連接器22中的特定的導(dǎo)體連接器70的一個(gè)實(shí)施例。關(guān)于導(dǎo)體連接器70的特定類型的設(shè)計(jì)不作為本發(fā)明的一部分，而是特定的實(shí)現(xiàn)方案。然而，重要的是，導(dǎo)體連接器70是撓性的(flexible)，并且在鎖定到適當(dāng)?shù)奈恢脮r(shí)，能夠在印刷電路板40的第一面42上，在每個(gè)接觸焊盤46處至少施加某些壓力。印刷電路板40上的接觸焊盤46需要穩(wěn)定地同可拆式連接器22中的特定的傳導(dǎo)連接器接合。對(duì)于汽車應(yīng)用，連接器應(yīng)施加足夠的力，以在嚴(yán)酷的振動(dòng)和溫度變化下保持接合。
這里，如圖4～5中所示，傳導(dǎo)連接器70具有末端72、撓性體部分74和接觸端76。撓性體部分74被安置在末端72和接觸端76之間。末端72可被設(shè)置為用于咬合絕緣傳導(dǎo)線(未示出)，如公知的。在本實(shí)施例中，接觸端76用于同印刷電路板40上的一個(gè)接觸焊盤46緊密配合。在與印刷電路板40上的接觸焊盤46緊密配合時(shí)，撓性體部分74允許連接器70的接觸端76穩(wěn)定地同模塊20的接觸焊盤46接合。
傳導(dǎo)連接器70可以容納在連接器殼體78中。盡管在圖中僅示出了一個(gè)傳導(dǎo)連接器，但是預(yù)見到在可拆式連接器22中可以一起使用多個(gè)該傳導(dǎo)連接器70。在任何情況中，該連接器的特定的設(shè)置和設(shè)計(jì)是特定的實(shí)現(xiàn)方案。
圖6是說明了用于制造或組裝接納可拆式連接器22的電子控制模塊20的適當(dāng)?shù)姆椒ǖ牧鞒虉D。在框102中，該方法包括提供印刷電路板40，其具有第一面42、第二面44和多個(gè)接觸焊盤46。多個(gè)接觸焊盤46安置在印刷電路板40的第一面42上。印刷電路板40用于固定和安放用于電子控制模塊20的電氣元件和電路。
在框104中，該方法還包括提供加固件50。如上文所提及的，加固件50可以是鋁片。在框106中，加固件50附裝到印刷電路板40的第二面44。在一個(gè)實(shí)施例中，加固件50通過壓敏粘合劑52附裝到印刷電路板40。
在框108中，該方法進(jìn)一步包括提供殼體30，其具有主體部分32以及開口或窗口34。在一個(gè)實(shí)施例中，殼體30也由諸如鋁的金屬材料制成。殼體30可以進(jìn)一步包括擋板36，其圍繞窗口34的外周38并且從殼體30的主體部分32向外延伸。擋板36可以包括用于可拆式連接器22的閉鎖機(jī)構(gòu)35。
在框110中，該方法包括將印刷電路板40的第一面42上的多個(gè)接觸焊盤46定位為與殼體30中的窗口34相鄰，由此殼體30中的窗口34向每個(gè)接觸焊盤46提供了單一的開口。而且，在一個(gè)實(shí)施例中，該方法進(jìn)一步包括以下步驟提供密封襯墊62，以及將密封襯墊62定位為與殼體30中的窗口34的外周38相鄰。
在框112中，該方法還包括將加固件50的外周附裝到殼體30的外周。該附裝可以通過諸如螺釘56的機(jī)械緊固件、焊接方法和/或粘合劑實(shí)現(xiàn)。
在其他的實(shí)施例中，該方法可以進(jìn)一步包括以下步驟在印刷電路板40中形成至少一個(gè)定位孔48；在加固件50中形成至少一個(gè)定位凹陷58；以及將印刷電路板40中的定位孔48安置為與加固件50中的定位凹陷58相鄰，由此定位孔48和定位凹陷58能夠接納可拆式連接器22上的定位銷28。
上面的步驟可以通過機(jī)械工藝或結(jié)合自動(dòng)取放機(jī)器實(shí)現(xiàn)。上文的工藝的優(yōu)點(diǎn)在于，消除了線接合的使用，并且消除了殼體上的分離的集成連接器的使用，此兩者減少了組裝工藝的復(fù)雜性。接觸焊盤可以直接通過掩膜印制到印刷電路板上。而且，上文描述的工藝步驟利用了傳統(tǒng)的方法，由此特殊的設(shè)備是不需要的。
所描述的是一種用于將內(nèi)部印刷電路板上的元件和電路連接到外部環(huán)境的模塊以及組裝該模塊的方法。本發(fā)明減少了電子控制模塊中的元件的數(shù)目，并且允許使用較低成本的組裝方法，其在大規(guī)模生成中具有特別的重要性。而且，本發(fā)明提供較好的產(chǎn)量并且增加了可靠性。特別地，殼體中的集成連接器典型地需要回流工藝，其針對(duì)控制單元生成了過量的熱。這可能引起印刷電路板上的元件在回流工藝過程中暴露于高溫下。此外，移除集成連接器減少了連接器管腳的面積。這允許控制單元在較小的面積中滿足較高的輸入/輸出需要。
本發(fā)明的上面的描述的目的在于，僅作為示例而非限制由本申請(qǐng)產(chǎn)生的任何專利的范圍。本發(fā)明的目的在于，僅受到所附權(quán)利要求的廣泛范圍的限制。
權(quán)利要求
1.一種電子控制模塊，包括殼體，其具有用于可拆式連接器的窗口；印刷電路板，其具有第一面、第二面和多個(gè)接觸焊盤，第一面用于安放元件和電路，多個(gè)接觸焊盤被安置在印刷電路板的第一面上，其中，該印刷電路板具有至少一個(gè)定位孔；和加固件，其附裝到印刷電路板的第二面，該加固件提供了用于印刷電路板的結(jié)構(gòu)背襯，以補(bǔ)償由可拆式連接器引入到印刷電路板的第一面的任何壓力，其中，該加固件具有至少一個(gè)定位凹陷，用于接納可拆式連接器上的定位銷；其中，殼體中的窗口被安置為與印刷電路板的第一面上的多個(gè)接觸焊盤相鄰，以向每個(gè)接觸焊盤提供單一的開口。
2.權(quán)利要求1的電子控制模塊，其中，殼體具有擋板，其圍繞窗口的外周，并且從殼體的主體部分向外延伸。
3.權(quán)利要求2的電子控制模塊，其中，殼體的擋板具有用于可拆式連接器的閉鎖機(jī)構(gòu)，以及一組鍵槽，以協(xié)助將可拆式連接器定位到殼體。
4.權(quán)利要求1的電子控制模塊，進(jìn)一步包括擋板的內(nèi)表面中的密封襯墊，其被安置為與殼體中的窗口的外周相鄰，以提供用于接觸焊盤的密封。
5.權(quán)利要求1的電子控制模塊，其中，加固件通過壓敏粘合劑附裝到印刷電路板的第二面。
6.一種用于組裝接納可拆式連接器的電子控制模塊的方法，該方法包括提供印刷電路板，其具有第一面、第二面和多個(gè)接觸焊盤，多個(gè)接觸焊盤位于印刷電路板的第一面上；在印刷電路板中形成至少一個(gè)定位孔；提供加固件；在加固件中形成至少一個(gè)定位凹陷；將印刷電路板中的定位孔安置為與加固件中的定位凹陷相鄰，由此該定位孔和定位凹陷能夠接納可拆式連接器上的定位銷；將加固件附裝到印刷電路板的第二面；將加固件附裝到印刷電路板的第二面；提供殼體，其具有用于可拆式連接器的窗口；將印刷電路板的第一面上的多個(gè)接觸焊盤定位為與殼體中的窗口相鄰，由此殼體中的窗口向每個(gè)接觸焊盤提供了單一的開口；和將加固件的外周附裝到殼體的外周。
7.權(quán)利要求6的方法，進(jìn)一步包括步驟提供密封襯墊；在將加固件附裝到殼體之前將密封襯墊定位為與殼體中的窗口的外周相鄰。
8.權(quán)利要求6的方法，其中，將加固件附裝到印刷電路板的第二面的步驟是通過在加固件和印刷電路板的第二面之間施加壓敏粘合劑實(shí)現(xiàn)的。
9.權(quán)利要求6的方法，其中，提供殼體的步驟進(jìn)一步包括該殼體具有擋板，其圍繞窗口的外周，并且從殼體的主體部分向外延伸。
10.權(quán)利要求9的方法，其中，殼體的擋板具有用于可拆式連接器的閉鎖機(jī)構(gòu)。
全文摘要
一種電子控制模塊(20)，其包括殼體(30)、印刷電路板(40)和加固件(50)。殼體(30)具有用于可拆式連接器(22)的開口或窗口(34)。印刷電路板(40)具有第一面(42)、第二面(44)和多個(gè)接觸焊盤(46)。板(40)的第一面(42)用于安放元件和電路。多個(gè)接觸焊盤(46)被安置在印刷電路板(40)的第一面(42)上。加固件(50)附裝到印刷電路板(40)的第二面(44)，并且提供了用于印刷電路板(40)的結(jié)構(gòu)背襯，以補(bǔ)償由可拆式連接器(22)引入到印刷電路板(40)的第一面(42)的任何壓力。殼體(30)中的窗口(34)被安置為與印刷電路板(40)的第一面(42)上的多個(gè)接觸焊盤(46)相鄰，以向每個(gè)接觸焊盤(46)提供單一的開口。還有一種組裝該電子控制模塊(20)的方法。
文檔編號(hào)H01R13/629GK1781351SQ200480011427
公開日2006年5月31日 申請(qǐng)日期2004年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月28日
發(fā)明者羅米·舍耶尼斯, 馬克·D·岡德森, 斯坦頓·拉克 申請(qǐng)人:摩托羅拉公司