專利名稱：印刷電路板組件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及印刷電路板(PCB)組件，并且特別但不排他地涉及用于屏蔽元件免于射頻干擾(RFI)的系統(tǒng)，并且尤其涉及用于屏蔽表面安裝器件(SMD)的系統(tǒng)。
在電氣設備的設計中，眾所周知的是通過利用由導電材料例如鈹銅合金(Beryllium Copper)制造的屏蔽罩屏蔽安裝在印刷電路板(PCB)上的元件來減小不希望的RFI的影響。迄今為止，這種類型的屏蔽罩已經利用表面安裝技術例如焊接而慣常地安裝到PCB。然而，與這些技術相伴隨的一個問題是，屏蔽罩一旦被緊固到PCB上的適當位置就不太容易被移除。結果，被屏蔽罩覆蓋的器件的替換或者修理相當復雜。設置有屏蔽罩的PCB的任何隨后的重新設計也是復雜而且昂貴的。
本發(fā)明的目的是提供一種允許元件可釋放地安裝到PCB的系統(tǒng)。更特別地，本發(fā)明的目的是提供一種允許屏蔽罩可移除地安裝到PCB的系統(tǒng)。
本發(fā)明的第一方面提供一種包括PCB和安裝在其上的元件的印刷電路板(PCB)組件，其中PCB和元件通過緊固裝置可釋放地彼此緊固在一起；其特征在于所述緊固裝置包括緊固到PCB和所述元件中的一個的回彈柔性且彈性偏壓的夾持部件；以及設置在PCB和所述元件中的另一個上的第一和第二表面，當裝配期間，PCB和所述元件初始地壓在一起時，所述第一表面被設置來使所述夾持部件凸輪運動(cam)，并且由此在逆著夾持部件的偏壓的第一方向上回彈地彎曲所述夾持部件，而當PCB和所述元件進一步壓在一起時，所述第二表面被設置來以便允許所述夾持部件通過所述偏壓在與所述第一方向相反的第二方向上移動，所述夾持部件由此鎖在所述第二表面上，以便在拆卸時為PCB和所述元件提供阻力。
PCB和所述元件可以彼此緊固到一起，從而夾持部件被彈性偏壓成與所述第二表面鄰接。此外，所述第二表面可以設置成相對于夾持部件成這種角度，使得當PCB和所述元件彼此鄰接時，夾持部件的彈性偏壓朝向彼此地偏壓PCB和所述元件。
理想地，該緊固裝置包括緊固到PCB和所述元件中的一個的另一個回彈柔性且彈性偏壓的夾持部件，定位該另一個夾持部件，使得這兩個夾持部件的彈性偏壓通常在彼此相對的方向上起作用。特別希望夾持部件設置成基本上彼此相對，從而每個夾持部件的彈性偏壓通常在另一個夾持部件的方向上起作用。理想地，該或每個夾持部件通過從所述PCB或元件的材料剪切的該或每個夾持部件而緊固到PCB和所述元件中的一個。
此外，該或每個夾持部件可以緊固到所述元件，并且所述第一和第二表面可以設置在PCB上。所述元件優(yōu)選是射頻干擾屏蔽件。第一和第二表面可以設置在凸塊上，該凸塊最初是與PCB和所述元件分離的。
本發(fā)明的第二方面提供一種包括PCB和安裝在其上的元件的印刷電路板(PCB)組件，其中PCB和元件通過緊固裝置可釋放地彼此緊固在一起；其特征在于所述緊固裝置包括緊固到PCB和所述元件中的一個的回彈柔性且彈性偏壓的夾持部件；以及緊固到PCB和所述元件中的另一個并且最初與PCB和所述元件分離(descrete)的至少一個凸塊。在垂直于凸塊縱軸的方向上截取的該凸塊的橫截面的形狀為四邊形、五邊形、六邊形、七邊形或八邊形。
將參照附圖介紹本發(fā)明的實施例，其中

圖1是根據本發(fā)明的可移除地緊固到印刷電路板(PCB)的多格(compartment)屏蔽罩的透視圖2是彼此分離的圖1的屏蔽罩和PCB的透視圖；圖3是示出為設置在圖1和2的PCB上的凸塊中的一個的透視圖；圖4是圖3所示的凸塊的端視圖；圖5是圖1和2的罩的透視局部圖，其中示出了用于可釋放地接合兩個PCB凸塊的兩個夾子(clip)；圖6是第二個罩的透視局部圖，其中示出了用于可釋放地接合兩個PCB凸塊的兩個可替代的夾子；圖7是圖1和2的罩的透視局部圖，其中示出了用于可釋放地接合兩個PCB凸塊的兩個夾子；圖8是圖6的罩的透視局部圖，其中示出了用于可釋放地接合兩個PCB凸塊的兩個可替代的夾子；圖9是另一個罩的透視局部圖，其中示出了用于可釋放地接合PCB凸塊的另一個可替代的夾子；圖10是又一個罩的透視局部圖，其中示出了用于可釋放地接合多個PCB凸塊的另外多個夾子；圖11是用于與圖9和10的夾子可釋放地接合的可替代的凸塊的透視圖；以及圖12是修改成以便在其底側容納元件的圖1的屏蔽罩的透視圖。
在附圖的圖1中示出了根據本發(fā)明設置的射頻干擾(RFI)屏蔽罩2和印刷電路板(PCB)4。多格罩2可釋放地緊固到PCB 4。屏蔽罩2包括三個格6、8、10，用于使PCB 4的不同區(qū)域與射頻干擾隔離。第三格10具有凸起的部分12，其有助于容納表面安裝到PCB4的器件14(參見圖2)。屏蔽罩2具有與常規(guī)屏蔽罩相同的基本構造，然而與PCB 4接觸的每個格6、8、10的外沿設置有凸緣16。凸緣16從每個格6、8、10向外延伸，并且位于與PCB 4的部分平行的平面中，凸緣16將與該部分接合。凸緣16在這三格6、8、10之間延伸，并且將這些格6、8、10連接在一起。
從附圖的圖5和7可以最清楚地看出，每個罩格6、8、10被安裝到凸緣16的多個夾持部件18圍繞。每個夾持部件18從凸緣16的材料切割而來，并且關于從屏蔽罩2的剩余部分限定夾持部件18的鉸接線(hinge line)朝上彎曲。更具體而言，關于每個夾持部件18，在凸緣16中方形孔20的四條直邊中的三條切割到所述凸緣16中，以便提供一塊突出(tab)的材料，其隨后將關于方形孔20的第四條邊而彎曲，并且由此形成前述夾持部件18。夾持部件18的長度可以進行適當地修整。實際上，每個夾持部件18的輪廓可以進行修整，從而夾持部件具有不同于孔20的形狀和/或尺寸。
夾持部件18可以在單個制造工藝中從凸緣16壓制而成，根據需要進行修整，并且關于鉸接線彎曲。可以理解，多格罩2可以在單個步驟中利用常規(guī)生產技術從單片材料壓制而成。
參照圖5和7，看到相鄰的夾持部件18位于孔20的相對側。圖5的視圖示出了在作為整體關于多格罩2的周邊延伸的凸緣16的部分上設置的兩個相鄰的夾持部件18。圖7的視圖示出了從位于兩個罩格6、8之間的凸緣16的部分延伸的兩個相鄰的夾持部件18。在如圖6和8的局部圖所示的可選實施例中，可以看到兩個夾持部件18’從凸緣16’中每個方形孔20’的相對側向上延伸。因此這個可選實施例包括的夾持部件是第一實施例中的兩倍，并且這具有提供了屏蔽罩和相關的PCB之間更強的連接的效果?？梢蕴峁A持部件18進一步的設置。例如，夾持部件可以具有三角形狀，并且從相關方形凸緣孔的所有四條邊向上延伸。夾持部件還可以在與附圖中示出的相反的方向上向下彎曲，以便在凸緣下突出(即，以便從罩格從其延伸的那一側相對的凸緣側突出)。
為了讓多格罩2能借助夾持部件18(或實際上借助上面提到的可選的夾持部件)以可釋放地方式緊固到PCB 4，PCB 4設置有多個突起或凸塊22。凸塊22沿著導線(track)24設置，當PCB 4和屏蔽罩2裝配時，導線24與凸緣16協同定位(co-locate)。為了簡明起見，在圖1和2中僅僅示出了沿著導線24定位的少數凸塊22。然而，在優(yōu)選實施例中，凸塊22將設置成沿著導線24的整個長度，從而設置成沿著每個屏蔽罩格6、8、10的整個周長的夾持部件18可以鎖(latchonto)到PCB 4上。
凸塊22可以利用任何適合的表面安裝技術緊固到PCB 4。例如，可以利用焊料或粘接劑來緊固凸塊22。每個凸塊應當以相關聯的夾持部件能夠關于凸塊的表面回彈地鎖住的方式來設計。作為示例，從附圖的圖3和4可以看出，每個凸塊22(設計成用于與圖5、6、7和8中示出的夾持部件18、18’相接合)設置有上傾斜表面26、28和下傾斜表面30、32。每個上傾斜表面26、28都是平的，并且從上水平平坦表面34以相對于垂直線成15°的角度傾斜到水平延伸的脊36。而且，每個下傾斜表面30、32都是平的，并且從下水平平坦表面38以相對于垂直線成15°的角度向外傾斜到水平延伸的脊36。上和下水平平坦表面34、38尺寸相同，并且是矩形形狀的，而且上表面34直接位于下水平表面38之上。
上傾斜表面26、28從矩形上表面34的長邊向下延伸，而下傾斜表面30、32從下矩形表面38的長邊向上延伸。另外的上傾斜表面40、42也從上矩形表面34的短邊向外傾斜到脊36。類似地，另外的下傾斜表面44、46從下矩形表面38的短邊向外傾斜到脊36。較小的上和下傾斜表面40、42、44、46可以和垂直線形成與大的上和下傾斜表面26、28、30、32相同的角度。然而，所述小傾斜表面可以具有與大傾斜表面的傾斜角度不同的傾斜角度。還應當意識到大傾斜表面26、28、30、32中的每一個可以具有不同的傾斜角度。然而，設想到大傾斜表面將具有相同的傾斜度，并且相對于垂直線的角度在10°和15°之間。
脊36提供在上和下水平平坦表面34、38之間的中間圍繞凸塊22延伸的平坦的垂直表面。脊36的平坦表面橫向地(水平地)延伸超出大傾斜表面26、28、30、32，并且通過小倒圓(radius)(即，一部分圓柱形表面)48連接到所述大表面。脊36和連接到下傾斜表面30、32的倒圓48結合使用，以提供一個閂鎖(latch)，夾持部件與該閂鎖咬合，以使屏蔽罩2保持在合適的位置。
在裝配期間，在PCB 4的上方提供屏蔽罩2，如圖2所示，從而凸緣16與導線24對準。凸塊22已經預先設置在導線24上，以便與凸緣16中的孔20對準。當對著PCB 4按壓屏蔽罩2時，凸塊22穿過孔20，并且與每個孔20相關聯的夾持部件18與上傾斜表面26、28中的一個鄰接，并且當朝向PCB 4進一步按壓罩2時，通過所述上傾斜表面使夾持部件18向外凸輪運動。在使夾持部件18凸輪運動的過程中，相關的凸塊20回彈地彎曲夾持部件。通常制造屏蔽罩的材料保證夾持部件18本質上是有彈性的，并且具有彈回其初始位置的趨勢。
當繼續(xù)朝向PCB 4按壓屏蔽罩2時，夾持部件18越過脊36。在這點上，在裝配工藝中使夾持部件18最大程度地變形，并且重要的是這種變形的程度不超過夾持部件18的彈性限度。換句話說，夾持部件18在已經通過凸塊22的上傾斜表面變形之后必須仍然能夠由于其固有的彈性移回其初始未變形的位置。因此，當朝向其與PCB 4鄰接的最終位置按壓屏蔽罩2時，夾持部件18位于脊36之下，緊靠著下傾斜表面30、32中的一個和/或與所述下傾斜表面相鄰的倒圓48中的一個。然而，凸塊22相對于夾持部件18的幾何形狀和尺寸是使得凸緣16與PCB 4的鄰接防止夾持部件18回到其初始未變形的位置。因此，由于其固有的彈性，夾持部件18保持朝向其初始位置的彈性偏壓(spring biased)，并由此向鄰接的下傾斜表面施以力，其朝向PCB 4偏壓屏蔽罩2。這具有防止PCB 4和屏蔽罩2相對彼此振動變松的效果。與夾持部件18相鄰的下傾斜表面鄰接的下倒圓48在罩2從PCB 4移走時還為其提供阻力。由于所有的夾持部件18緊固地位于PCB 4和每個凸塊22的脊36之間，因此屏蔽罩2緊固且可釋放地安裝到PCB 4。
為了從PCB 4釋放屏蔽罩2，從PCB 4向上拉屏蔽罩2，從而通過下傾斜表面30、32使夾持部件18向外凸輪運動。一旦夾持部件18越過各自的脊36，夾持部件18將壓向上傾斜表面26、28，并且，由于它們固有的彈性和彈性偏壓，將趨于從PCB 4彈開罩2。
對于本領域技術人員來說很明顯，如果增加屏蔽罩的厚度，則也需要增加凸塊的深度，以便允許夾持部件位于PCB 4和凸塊脊36之間。
在附圖的圖9、10和11中示出了本發(fā)明的另外的實施例。在圖9中，以一種可選擇類型的夾持設置示出了屏蔽凸緣的局部視圖。凸緣100設置有具有相對的部分圓形邊緣104、106的孔102，部分圓柱壁108、110從部分圓形邊緣104、106直立。這兩個壁108、110每一個都包含四個夾持部件112，所述夾持部件112從上壁邊緣114向上延伸。夾持部件112沿著每個上壁邊緣114等間隔排開。夾持部件112可以通過剪切并且由此從直立壁108、110抽拉材料來形成。夾持部件112也可以在孔102上向內彎曲，以便更加容易接合位于孔102中的凸塊。
設置有圖9所示的夾持設置的屏蔽罩可以和類似于圖3和4中示出的凸塊設計一起使用(盡管應當使那個特定凸塊設計的大的上和下傾斜表面和脊彎曲，以便確保與夾持部件112的接合，所述夾持部件112自己就設置在部分圓形線上)。在圖11中示出了理想地適合于與圖9的夾持設置一起使用的凸塊120。這個凸塊120包括相對的部分圓柱側壁122、124，并且通常具有與孔102相同的尺寸和形狀(在平面圖上)。凸塊120和孔102的設置是使得凸塊120的上水平平面126可以被推過孔102，從而凸塊120的側壁122、124與夾持部件112鄰接。設置位于每個側壁122、124中的四個等間隔的凹陷128，以便于一旦凸緣100按壓在凸塊120上并且與凸塊120附著的PCB鄰接時容納夾持部件112。夾持部件112鎖到凹陷128中，并且由此緊固靠近PCB的凸緣100。夾持部件112和/或凹陷128可以設置有凸輪表面，當從PCB拉動凸緣100時，該凸輪表面允許夾持部件112從凹陷128提升。以這種方式，屏蔽罩可以反復地緊固到PCB和從PCB移除。
參照再一個實施例，圖10示出一種夾持設置，其中示出了連續(xù)的四個圖9的夾持設置，且它們的孔102與凸緣中的另外的孔相連，以便形成一個普通伸長的凸緣孔。而且，在圖10的設置中，側壁110、114通過垂直平坦壁130連接，以便沿著該伸長的凸緣孔的每一側提供連續(xù)的壁。盡管在圖10中未示出，與圖9的設置中一樣，每個部分圓柱側壁108、110設置有四個等間隔的夾持部件。
對于本領域技術人員來說，用于與前述PCB和屏蔽罩結合使用的適合的尺寸和材料將是顯而易見的。所述凸塊可以是注射成形(injection moulded)、壓力鑄造或者壓制形成，盡管其他制造工藝也是適合的。所述凸塊可以是鋅或聚合物，或者被鍍錫，并且可以利用標準的表面安裝貼裝(pick and place)技術設置在PCB上。也可以根據標準SMT尺寸來制造所述凸塊。例如，凸塊可以具有一英寸的千分之四十的長度(1.574mm)和一英寸的千分之二十的最大寬度(0.787mm)。或者，為了減少使用的凸塊數量，可以增加每個凸塊的長度(例如，增加到大約12mm)。勝于所附的實施例中示出的平的有刻面的表面，凸塊還可以具有彎曲的表面。所述凸塊例如可以在本質上是具有平坦部分的球形，該平坦部分可以用于與PCB接合。對于凸塊還理想的是關于一個或多個平面對稱，從而它們可以在兩個或多個取向上緊固到PCB，而不影響它們的操作。這允許凸塊通過使用標準貼裝技術的自動化工藝更加容易地定位在PCB上?？梢岳斫飧綀D中所示的凸塊關于中心平面對稱，并且可以在不使它們的有效性退化的情況下顛倒地(upside down)定位在PCB上。垂直于縱軸截取的凸塊的截面可以具有四邊形、五邊形、六邊形、七邊形或八邊形形狀。如此，可以在沒有凸塊變得彼此纏繞(entangle)的危險的情況下將大量的凸塊儲存在送料斗(hopper)中，并且遞送給貼裝設備。應當關于具有凸塊的尺寸來適當地調整罩凸緣中的夾持部件和孔的尺寸。屏蔽罩可以由鈹銅合金制造，并且罩凸緣的與PCB接觸的底側可以用絕緣材料涂覆。
屏蔽罩通過本發(fā)明與PCB的連接可以足夠強，用于使屏蔽罩用作結構元件，例如，設備外罩。
本發(fā)明不限于上述特定實施例?？蛇x擇的設置和適合的材料對于本領域技術人員來說將是顯而易見的。例如，如圖12所示，器件14可以安裝到屏蔽罩2的底側，更勝于安裝到PCB 4自身?；蛘撸骷梢园惭b到屏蔽罩2的底側和PCB 4兩者。以這種方式，可以顯著增加可以由PCB 4(直接或者間接通過屏蔽罩2)支撐的電器件的數量。對于本領域技術人員來說顯而易見的是，可能需要增加屏蔽罩2的深度，以便允許兩倍厚度的電器件定位在PCB 4和罩2的上表面之間。
在前面介紹的任意一個實施例中，屏蔽罩的底側可以涂覆有絕緣材料。以這種方式，屏蔽罩可以與和其物理接觸的所有元件(例如PCB 4和凸塊22)電絕緣。然而，當一個或多個器件安裝到罩2的底側時，很顯然，在罩2的底側表面附近需要絕緣，至少是在設置器件的局部區(qū)域需要絕緣。與通常在PCB上發(fā)現的電導線類似的電導線也可以放置在罩2的底側，以便提供與安裝在其上的器件的電通信。此外，對于本領域技術來說很明顯，這些導線可以放置在涂覆在罩2的底側上的絕緣基底材料上。如果需要的話，進一步的絕緣材料層可以放置在導線上，從而導線被有效地封裝在絕緣材料中。在導線在罩2的凸緣16和PCB 4之間延伸的情況下這可能特別有用。在這種位置，導線可以電連接到凸塊22，從而凸塊22自身變成與該導線相關聯的電通路的一部分?；蛘?，導線可以繞著凸塊22延伸，或者凸塊22可以省掉，以便為導線的通道提供足夠的空間。與省掉的凸塊22相關聯的夾持部件18和孔20也可以被省掉，以便更容易有助于導線的通道。通過(或至少延伸到)凸緣16之后，導線可以沿著PCB 4的表面延續(xù)，或者可以象常規(guī)導電線一樣延伸離開PCB 4和相關的罩2。作為示例，圖12所示的修改的實施例包括安裝到屏蔽罩2的凸起部分12的底側的器件14，并且具有安裝在罩2的底側并且從器件14延伸到凸緣16的一部分的兩條電導線15、17。絕緣材料夾置在罩2和器件14以及相關導線15、17之間。導線15、17電連接到在凸緣16從PCB延伸的兩條電線19、21。
權利要求
1.一種印刷電路板(PCB)組件，包括PCB和安裝在PCB上的元件，其中該PCB和元件通過緊固裝置可釋放地彼此緊固在一起；其特征在于所述緊固裝置包括緊固到該PCB和所述元件中的一個的回彈柔性且彈性偏壓的夾持部件；以及設置在該PCB和所述元件中的另一個上的第一和第二表面，當裝配期間，該PCB和所述元件初始地按壓在一起時，所述第一表面被設置來使所述夾持部件凸輪運動，并且由此在逆著該夾持部件的偏壓的第一方向上回彈地彎曲所述夾持部件，而當該PCB和所述元件進一步按壓在一起時，所述第二表面被設置來以便允許所述夾持部件通過所述偏壓在與所述第一方向相反的第二方向上移動，所述夾持部件由此鎖在所述第二表面上，以便在拆卸時為該PCB和所述元件提供阻力。
2.如權利要求1所述的組件，其中該PCB和所述元件彼此緊固到一起，使得該夾持部件被彈性偏壓成與所述第二表面鄰接。
3.如權利要求2所述的組件，其中所述第二表面被設置成相對于該夾持部件成一種角度，使得當該PCB和所述元件彼此鄰接時，該夾持部件的彈性偏壓彼此朝向地偏壓該PCB和所述元件。
4.如前述權利要求中的任何一項所述的組件，其中該緊固裝置包括緊固到該PCB和所述元件中的一個的另一個回彈柔性且彈性偏壓的夾持部件，定位該另一個夾持部件，使得這兩個夾持部件的彈性偏壓通常在彼此相對的方向上起作用。
5.如權利要求4所述的組件，其中所述夾持部件設置成基本上彼此相對，使得每個夾持部件的彈性偏壓通常在另一個夾持部件的方向上起作用。
6.如前述權利要求中的任何一項所述的組件，其中該或每個夾持部件通過從所述PCB或元件的材料剪切的該或每個夾持部件而緊固到該PCB和所述元件中的一個。
7.如前述權利要求中的任何一項所述的組件，其中該或每個夾持部件緊固到所述元件，并且所述第一和第二表面設置在該PCB上。
8.如前述權利要求中的任何一項所述的組件，其中所述元件是射頻干擾屏蔽件。
9.如前述權利要求中的任何一項所述的組件，其中該第一和第二表面設置在凸塊上，該凸塊最初是與該PCB和所述元件分離的。
10.一種印刷電路板(PCB)組件，包括PCB和安裝在PCB上的元件，其中該PCB和元件通過緊固裝置可釋放地彼此緊固在一起；其特征在于所述緊固裝置包括緊固到該PCB和所述元件中的一個的回彈柔性且彈性偏壓的夾持部件；以及緊固到該PCB和所述元件中的另一個并且最初與該PCB和所述元件分離的至少一個凸塊。
11.如權利要求10所述的組件，其中該凸塊在垂直于凸塊的縱軸截取的截面形狀為四邊形、五邊形、六邊形、七邊形或八邊形。
12.以上參考附圖所述并如附圖中所示的組件。
全文摘要
本發(fā)明涉及印刷電路板(PCB)組件，并且特別但不排他地涉及用于屏蔽元件免于射頻干擾(RFI)的系統(tǒng)，并且尤其涉及用于屏蔽表面安裝器件(SMD)的系統(tǒng)。本發(fā)明提供一種組件，該組件包括PCB(4)和通過緊固裝置可釋放地安裝在其上的元件(2)。該緊固裝置包括緊固到PCB(4)和所述元件(2)中的一個的回彈柔性且彈性偏壓的夾持部件；以及設置在PCB(4)和所述元件(2)中的另一個上的第一和第二表面。第一表面被設置來使所述夾持部件凸輪運動(cam)，并且由此在逆著夾持部件偏壓的第一方向上回彈地彎曲所述夾持部件，而第二表面被設置來以便允許所述夾持部件通過所述偏壓在與所述第一方向相反的第二方向上移動。所述夾持部件由此可以鎖在所述第二表面上，以便在拆卸時為PCB和所述元件提供阻力。
文檔編號H05K9/00GK1836476SQ200480019894
公開日2006年9月20日 申請日期2004年7月9日 優(yōu)先權日2003年7月11日
發(fā)明者克雷格·羅克福德, 肖恩·羅克福德, 馬克·安德魯·伍迪維斯 申請人:阿爾卡技術有限公司