具有機械保護的電路板系統的制作方法
【專利摘要】提供了一種包括電組件的機械保護的電路板系統。該電路板系統版包括電路板（101），其裝配有電組件（103-111）以及附接至該電路板的沒有電組件的區域的保護元件（102）。該保護元件具有垂直于電路板的方向的厚度并且其被成形為使得電組件在垂直于電路板的方向未被遮蔽。因此，該保護元件構成保護電組件的屏障但是仍然允許例如在飛針測試中從垂直于電路板的方向訪問電組件。該保護元件的主體能夠用相同于電路板的電絕緣體的材料制成。因此，該保護元件的熱膨脹系數可以與電路板實質上相同。
【專利說明】具有機械保護的電路板系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種包括電組件的機械保護的電路板系統。
【背景技術】
[0002]典型的電路板系統包括裝配有電組件的電路板。這種電路板包括由一個或多個電絕緣材料層制成的主體以及處于電路板一個或兩個表面上和/或處于電絕緣材料層之間的導電體。每個電組件例如可以是諸如處理器或存儲器之類的集成電路，或者是諸如寄存器、電容器、電感器、晶體管或二極管的離散組件。
[0003]在許多情況下，電路板系統會由于機械沖擊而損壞。例如，電路板系統可以是插件單元的一部分，其中該電路板構成插件單元的主體，并且在安裝該插件單元時，電路板的邊緣在機架或用于接納插件單元的另一設備的相應支撐元件中滑動。如果該插件單元以傾斜或其它錯誤方向被推入機架或其它設備，則電路板系統的電組件可能碰撞到相鄰的插件單元和/或接納該插件單元的設備的結構。
[0004]用于針對機械沖擊而保護電組件的已知裝置包括與電路板平行的防護盤，并且其利用間隔物安裝到電路板以使得在電路板和防護盤之間為電組件留有空間。與這種保護裝置相關的不便之處是不適于電路板系統在垂直于電路板的方向必須盡可能纖薄的應用。此夕卜，電路板和防護盤的不同熱膨脹系數會導致電路板系統的機械壓力和/或變形。
實用新型內容
[0005]以下給出簡要的實用新型內容以提供對各個實用新型實施例的一些方面的基本理解。該實用新型內容并非是本實用新型的廣義概述。它不是要標出本實用新型的關鍵或必要要素也不是要對本實用新型的范圍進行限定。以下實用新型內容僅以簡化形式給出本實用新型的一些概念而作為對本實用新型示例性實施例的更詳細描述的前序。
[0006]依據本實用新型的第一方面，提供了一種新穎的電路板系統，例如但并非必要，其可以是電信設備的一部分。根據本實用新型的電路板系統包括:
[0007]-電路板，在該電路板表面上裝配有電組件，和
[0008]-至少一個保護元件，其附接至該電路板表面的沒有電組件的區域，該保護元件具有垂直于電路板的方向上的厚度以及平行于電路板的方向上的寬度和長度，該保護元件被成形以使得電組件在垂直于電路板的方向未被遮蔽并且該保護元件的寬度大于該保護元件的厚度，
[0009]其中，該保護元件包括導電部，其連接至該電路板的導電部并且在該電路板系統的第一功能實體和該電路板系統的第二功能實體之間提供至少一個流電連接(galvanicconnection)。
[0010]該保護元件被成形以使得電組件在垂直于電路板的方向未被遮蔽。因此，例如在飛針“FP”測試中，該保護元件允許從垂直于電路板的方向訪問電組件。此外，由于電組件在垂直于電路板的方向未被遮蔽，所以該保護元件不會過度妨礙電組件的冷卻。此外，如果該保護元件的厚度最大是電路板表面上所有組件的高度的最大值，則該保護元件不會在垂直于電路板的方向增加該電路板系統的厚度，其中，從電路板表面對該高度進行測量。而且，在這種情況下，該保護元件能夠在垂直于電路板的方向以及關于電路板表面稍有角度的方向針對機械沖擊對組件進行保護。有利而并非必要，該保護元件的厚度大于所要保護的電組件的高度的最大值并且小于該電路板表面上的所有組件的高度的最大值。如果該保護元件的厚度大于所要保護的電組件的高度的最大值，則該保護元件能夠在電路板被按壓抵靠在寬平表面的情況下對這些電組件進行保護。
[0011]在根據本實用新型的有利示例性實施例的電路板系統中，該保護元件的主體用相同于與該電路板的電絕緣體的材料制成，以使得該保護元件的熱膨脹系數與電路板的熱膨脹系數基本相同。在根據本實用新型的另一個有利的示例性實施例的電路板系統中，該保護元件包括橡膠以使得該保護元件是柔性的并且因此能適應于電路板的熱膨脹。
[0012]依據本實用新型的第二方面，提供了一種新穎的用于制造電路板系統的方法。根據本實用新型的該方法包括:
[0013]-將電器組件裝配到電路板表面上，并且
[0014]-將至少一個保護元件附接至該電路板表面的沒有電組件的區域，該保護元件具有垂直于電路板的方向的厚度，
[0015]其中，該保護元件被成形以使得電組件在垂直于電路板的方向未被遮蔽。
[0016]根據本實用新型有利的示例性實施例的方法在對電路板裝配以電組件之后包括以下動作:
[0017]-測試包括多個第一電組件的第一功能實體，
[0018]-測試包括多個第二電組件的第二功能實體，第一和第二功能組件彼此單獨測試，
[0019]-當該保護元件附接至電路板表面的區域時，借助于該保護元件在第一和第二功能實體之間提供至少一個流電連接，并且
[0020]-測試該電路板系統的功能以使得第一和第二功能元件在功能測試期間經由該至少一個流電連接相互協同操作。
[0021]例如而并非必要，以上所提到的第一功能實體可以是該電路板系統的電源轉換器。例如而并非必要，以上所提到的第二功能實體可以是該電路板系統的信號處理部。
[0022]本實用新型的多個非限制示例性實施例在所附從屬權利要求中被描述。
[0023]當結合附圖閱讀時，本實用新型涉及結構和操作方法的各個非限制示例性實施例將連同其附加目標和優勢一起從以下對具體示例性實施例的描述而獲得最佳理解。
[0024]動詞“包括”和“包含”在本文中作為開放式限制來使用，其并不排除也不要求存在未引用特征。除非另外明確指出，否則從屬權利要求中所引用的特征可相互自由組合。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]以下就例示的含義以及參考附圖對本實用新型的示例性實施例及其優勢進行更為詳細地描述，其中
[0026]圖la圖示了根據本實用新型示例性實施例的電路板系統，
[0027]圖lb示出了沿圖la的線A-A所取的截面的示意圖，
[0028]圖2示出了根據本實用新型示例性實施例的從電路板系統細節所取的截面的示意圖，
[0029]圖3a圖示了根據本實用新型示例性實施例的電路板系統的一部分，
[0030]圖3b示出了沿圖3a的線A_A所取的截面的示意圖，
[0031]圖4示出了根據本實用新型示例性實施例的用于制造電路板系統的方法的流程圖，和
[0032]圖5示出了根據本實用新型示例性實施例的用于制造電路板系統的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0033]圖1a圖示了根據本實用新型示例性實施例的電路板系統。圖1b示出了沿圖1a的直線A-A所取的截面的示意圖。該電路板系統包括被裝配有電組件的電路板101，其中一些電組件利用附圖標記103、104、105、106、107、108、109、110和111所表示。在圖1a和Ib所圖示的示例性情形中，該電路板系統包括電連接器123和124。該電路板系統例如可以是插件單元，插件單元通過在坐標系統190的X方向上被推入用于接納該插件單元的設備之中而進行安裝。電路板101包括由一層或多層電絕緣材料所制成的主體以及處于電路板的一個或兩個表面之上和/或處于電絕緣材料層之間的導電體。每個電組件可以是諸如處理器或存儲器的集成電路，或者是諸如電阻器、電容器、電感器、晶體管或二極管的離散組件。在圖1a和Ib所圖示的示例性情形中，電組件103、104、105、108和109是集成電路而電組件106、107、110和111是離散組件。
[0034]該電路板系統包括附接至電路板101表面的沒有電組件的區域的保護元件102。在圖1a和Ib所圖示的示例性情形中，保護元件102具有網狀結構以使得該保護元件包括用于電組件的開口。因此，保護元件102被成形以使得電組件在垂直于電路板的方向-即坐標系統190的z方向-未被遮蔽。因此，例如在飛針“FP”測試中，該保護元件允許從垂直于電路板的方向訪問電組件。
[0035]保護元件102具有垂直于電路板101的方向——即坐標系統190的z方向——的厚度。因此，保護元件102形成能夠在平行于電路板的方向一即坐標系統190中的xy平面一上以及關于電路板表面稍有角度的方向上針對機械沖擊對電組件進行保護的屏障。如能夠從圖1b所看到的，如果保護元件的厚度最大為電組件的高度的最大值，則保護元件102在垂直于電路板的方向未增加電路板系統的厚度，其中，從電路板表面測量該高度。
[0036]在根據本實用新型示例性實施例的電路板系統中，保護元件102的主體用相同于電路板101的電絕緣體的材料制成，從而使得該保護元件的熱膨脹系數與電路板的熱膨脹系數基本相同。該保護元件例如可以使用電路板表面和保護元件之間的粘結、螺旋接合、焊接、電路板和保護元件彼此相對應的開孔中的壓合“PF”或焊接管腳和/或被成形以使得利用電路板開孔邊緣形成鎖扣的插頭而被附接至電路板101。
[0037]在根據本實用新型另一示例性實施例的電路板系統中，保護元件102包括橡膠以使得該保護元件是柔性的并且因此能夠適應于電路板的熱膨脹。保護元件102例如能夠使用粘膠而被附接至電路板101。具有粘膠表面的保護元件直接附接至電路板。保護元件能夠在任意的制造階段被附接至電路板，或者甚至在最終用戶的場所來附接。另外或可替換，該保護元件例如可以包括插頭，其被推入電路板的開孔以把該保護元件附接至電路板。該插頭有利地被成形以使得它們與電路板開孔的邊緣形成鎖扣。該插頭可以與保護元件是相同的一片。
[0038]在根據本實用新型示例性實施例的電路板系統中，保護元件102包括導電部，其連接至電路板的相對應導電部并且在電路板系統的第一功能實體121和電路板系統的第二功能實體122之間提供至少一個流電連接。例如而并非必要，第一功能實體121可以是電路板系統的DC至DC或AC至DC電源轉換器，并且例如而并非必要，第二功能實體122可以是電路板系統的數字信號處理部。針對另一個示例，第一功能實體121可以是電路板系統的模擬信號處理部而第二功能實體122可以是電路板系統的數字信號處理部。還針對另一個示例，第一功能實體121可以是電路板系統的數字信號處理部的均衡器而第二功能實體122可以是數字信號處理部的檢測器。
[0039]例如而并非必要，該電路板系統可以是電信設備的一部分，其中，該電路板系統的信號處理部可以包括用于支持一個或多個數據傳輸協議的處理系統，該數據處理協議例如為網際協議“ IP”、以太網協議、多協議標簽交換“MPLS”協議和異步傳輸模式“ATM”。在保護元件102將功能實體121和122相互連接的情況下，以上所提到的裝置允許該功能實體在安裝保護元件之前單獨進行測試，并且隨后安裝保護元件使得電路板系統準備在功能實體121和122相互協同操作的情況下進行功能測試。
[0040]圖2示出了從根據本實用新型示例性實施例的電路板系統的細節所取的截面的示意圖。圖2所圖示的細節例如可以是圖lb所示出的細節140。保護元件202包括設有導電襯里213和214的開孔，以及在導電襯里213和214之間提供流電連接的導電體212。電路板201包括設有導電襯里217和218的開孔。此外，如圖2所示，存在將保護元件202的開孔的導電襯里連接至電路板201的各自開孔的導電襯里的導電管腳215和216。電路板的導電襯里217連接至電路板的導電體219，而電路板的導電襯里218連接至電路板的導電體220。導電體219是電路板系統的例如電源轉換器的第一功能實體的一部分，而導電體220是電路板系統的例如信號處理部的第二功能實體的一部分。如圖2所示，保護元件202連同管腳215和216 —起在導電襯里217和218之間形成流電連接，因此將第一功能實體和第二功能實體相互連接。
[0041]在根據本實用新型示例性實施例的電路板系統中，管腳215和216在其兩端為壓合“PF”管腳，并且因此該管腳提供與電路板開孔的導電襯里以及保護元件開孔的導電襯里的摩擦配合。在根據本實用新型示例性實施例的電路板系統中，管腳215和216在其第一端被焊接至保護元件202，并且該管腳是在其第二端提供與電路板開孔的導電襯里217和218的摩擦配合的壓合管腳。在根據本實用新型示例性實施例的電路板系統中，管腳215和216在其第二端被焊接至電路板201，并且該管腳是在其第一端提供與保護元件202的開孔的導電襯里213和214的摩擦配合的壓合管腳。在根據本實用新型示例性實施例的電路板系統中，管腳215和216被焊接至電路板201和保護元件202 二者。
[0042]圖3a圖示了根據本實用新型示例性實施例的電路板系統的一部分。圖3b示出了沿圖3a的直線A-A所取的截面的示意圖。在根據本實用新型示例性實施例的電路板系統中，在電路板301的表面上存在多于一個的保護元件，并且每個保護元件具有圍繞至少一個電組件的環形結構。在圖3a和3b所圖示的示例性情形中，保護元件302圍繞電組件303并且保護元件332圍繞電組件304和305。如圖3a所圖示的，保護元件302由兩片所構成，它們共同形成圍繞電組件303的環形結構。
[0043]在根據本實用新型示例性實施例的電路板系統中，電路板301包括電路板表面上的焊盤，并且保護元件302和332包括相對應的焊盤。在這種情況下，保護元件是表面安裝器件“SMD”并且保護元件能夠在電氣SMD組件附接至電路板時以相同的SMD焊接處理而被附接至電路板。電路板的焊盤和保護元件的相對應焊盤之間的焊接結合能夠被用來在電路板系統的功能實體之間提供一個或多個流電連接。
[0044]在圖la、lb、3a和3b所圖示的本實用新型示例性實施例中，一個或多個保護元件僅處于電路板101、201、301的一側。然而，應該注意，在電路板的兩側都可能具有一個或多個保護元件。另外應該注意，圖la、lb、3a和3b所示的保護元件102和332可以由多個單獨的片所構成，它們中的每一個都附接至電路板的表面。
[0045]圖4示出了根據本實用新型示例性實施例的用于制造電路板系統的方法的流程圖。該方法包括以下動作:
[0046]-動作401:對電路板裝配以電組件，和
[0047]-動作402:將至少一個保護元件附接至電路板表面的沒有電組件的區域，該保護元件具有垂直于電路板方向的厚度，
[0048]其中，該保護元件被成形以使得電組件在垂直于電路板的方向上未被遮蔽。
[0049]在根據本實用新型示例性實施例的方法中，該保護元件的主體由相同于電路板的電絕緣體的材料所制成，從而使得該保護元件的熱膨脹系數與電路板的熱膨脹系數基本上相同。
[0050]在根據本實用新型示例性實施例的方法中，該電路板和至少一個保護元件包括焊盤，并且至少一個保護元件在其中將電氣表面安裝器件“SMD”組件附接至電路板的相同焊接處理中被附接至電路板。
[0051]在根據本實用新型示例性實施例的方法中，該保護元件包括橡膠以使得該保護元件是柔性的并且因此能夠適應于電路板的熱膨脹。
[0052]圖5示出了根據本實用新型示例性實施例的用于制造電路板系統的方法的流程圖。該方法包括以下動作:
[0053]-動作501:對電路板裝配以電組件，
[0054]-動作502:測試包括多個第一電組件的第一功能實體，
[0055]-動作503:測試包括多個第二電組件的第二功能實體，第一和第二功能組件彼此單獨測試，
[0056]-動作504:將至少一個保護元件附接至電路板表面的沒有電組件的區域，借助于該保護元件在第一和第二功能實體之間提供至少一個流電連接，和
[0057]-操作505:測試該電路板系統的功能，以使得第一和第二功能元件在功能測試期間經由該至少一個流電連接相互協同操作。
[0058]在根據本實用新型示例性實施例的方法中，該電路板包括以導電材料為襯里的開孔，并且該保護元件包括導電管腳以及管腳之間的導電體。該管腳被推入電路板的開孔以使得在第一和第二功能實體之間提供流電連接。
[0059]在根據本實用新型示例性實施例的方法中，該保護元件的管腳是提供與電路板開孔的導電襯里的摩擦配合的壓合管腳。[0060]在根據本實用新型示例性實施例的方法中，該保護元件的管腳被焊接到電路板開孔的導電襯里。
[0061]在根據本實用新型示例性實施例的方法中，該保護元件包括以導電材料為襯里的開孔以及導電襯里之間的導電體。該電路板包括導電管腳，其被推入保護元件的開孔以使得在第一和第二功能實體之間提供流電連接。
[0062]在根據本實用新型示例性實施例的方法中，該電路板的管腳是提供與該保護元件開孔的導電襯里的摩擦配合的壓合管腳。
[0063]在根據本實用新型示例性實施例的方法中，該電路板的管腳被焊接至該保護元件開孔的導電襯里。
[0064]在根據本實用新型示例性實施例的方法中，該電路板系統的第一功能實體是該電路板系統的電源轉換器，并且該電路板系統的第二功能實體是該電路板系統的信號處理部。
[0065]以上所給出的描述中所提供的具體示例并不應當被理解為對所附權利要求的應用性和/或解釋進行限制。
【權利要求】
1.一種電路板系統,包括: 電路板(101、201、301)，在所述電路板表面上裝配有電組件(103-111、303-305)，和 至少一個保護元件(102、202、302、332)，所述至少一個保護元件附接至所述電路板表面的沒有所述電組件的區域，所述保護元件具有垂直于所述電路板的方向上的厚度以及平行于所述電路板的方向上的寬度和長度，所述保護元件被成形以使得所述電組件在垂直于所述電路板的方向未被遮蔽并且所述保護元件的寬度大于所述保護元件的厚度， 所述電路板系統的特征在于，所述保護元件包括導電部(212-216)，所述保護元件的導電部(212-216)連接至所述電路板的導電部(217、218)并且在所述電路板系統的第一功能實體(121)和所述電路板系統的第二功能實體(122)之間提供至少一個流電連接。
2.根據權利要求1所述的電路板系統，其中，所述保護元件利用下述的至少一種附接至所述電路板:粘結、螺旋接合、焊接、壓合管腳。
3.根據權利要求1所述的電路板系統，其中，所述電路板系統的第一功能實體(121)是所述電路板系統的電源轉換器，并且所述電路板系統的第二功能實體(122)是所述電路板系統的信號處理部。
4.根據權利要求3所述的電路板系統，其中，所述電路板系統的所述信號處理部包括用于支持下述的數據傳輸協議中的至少一種的處理系統:網際協議“IP”、以太網協議、多協議標簽交換“MPLS”協議和異步傳輸模式“ATM”。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的電路板系統，其中，所述電路板的導電部包括所述電路板的開孔的導電襯里(217、218)，并且所述保護元件的導電部包括被推入所述電路板的開孔的導電管腳(215、216)以及所述管腳之間的導電體(212)。
6.根據權利要求5所述的電路板系統，其中，所述保護元件的所述管腳是提供與所述電路板的開孔的所述導電襯里的摩擦配合的壓合管腳。
7.根據權利要求5所述的電路板系統，其中，所述保護元件的所述管腳被焊接至所述電路板的開孔的所述導電襯里。
8.根據權利要求1至4中任一項所述的電路板系統，其中，所述保護元件的導電部包括所述保護元件的開孔的導電襯里以及所述導電襯里之間的導電體，并且所述電路板的導電部包括被推入所述保護元件的開孔的導電管腳。
9.根據權利要求1至4中任一項所述的電路板系統，其中，所述保護元件(102)具有網狀結構以使得所述保護元件包括用于所述電組件的開口并且構成所述電組件之間的屏障。
10.根據權利要求1至4中任一項所述的電路板系統，其中，所述保護元件(302、332)具有圍繞至少一個所述電組件(303-305)的環形結構。
11.根據權利要求1至4中任一項所述的電路板系統，其中，所述電路板包括所述電路板表面上的第一焊盤，并且所述保護元件包括在所述保護元件表面上相對應的第二焊盤，并且在所述電路板的所述第一焊盤和所述保護元件的所述第二焊盤之間存在焊接結合。
12.根據權利要求1至4中任一項所述的電路板系統，其中，所述保護元件的主體用相同于所述電路板的電絕緣體的材料制成，以使得所述保護元件的熱膨脹系數與所述電路板的熱膨脹系數基本相同。
13.根據權利要求1所述的電路板系統，其中，所述保護元件包括橡膠以便使得所述保護元件是柔性的。
【文檔編號】H05K1/18GK203523133SQ201320372230
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年6月26日 優先權日:2012年6月26日
【發明者】安蒂·霍爾馬, 彼得·科科 申請人:特拉博斯股份有限公司