專利名稱：印刷電路板連接組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開內(nèi)容的實施方式大體涉及交通工具中的大功率連接組件。
背景技術(shù)：
交通工具應用中使用的功率轉(zhuǎn)換器(或其他大功率設(shè)備)典型地由分立構(gòu)件和印刷電路板(PCB)組成。為了得到緊湊的包裝，不是所有的構(gòu)件都安裝到單個PCB。通常需要兩個或更多個PCB以得到完整的功率轉(zhuǎn)換器。由于此結(jié)構(gòu)，可能需要PCB之間的連接，以將一個PCB上的構(gòu)件電聯(lián)接到另一個PCB上的構(gòu)件。將PCB彼此電聯(lián)接的一種方法是對各種大功率連接使用具有環(huán)形端子的線和螺栓，且對低功率信號使用有線的連接器。PCB之間的螺栓連接可能由于振動久而久之松動，據(jù)此可能導致設(shè)備的失效(由于接頭的過熱)。在功率轉(zhuǎn)換器內(nèi)，大功率變壓器可能是協(xié)助使AC能量轉(zhuǎn)換成DC能量所必須的，以便基于DC的功率存儲在交通工具內(nèi)的一個或多個電池上。此大功率變壓器也可結(jié)合轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)使用。這些變壓器可將由交通工具提供的DC能量轉(zhuǎn)換成AC能量，目的是在交通工具內(nèi)的功率出口提供AC能量，因此交通工具操作員可以將手提電腦或其他電設(shè)備連接到其上。這些變壓器典型地通過線聯(lián)接到PCB(大功率設(shè)備內(nèi))，因此由變壓器提供的高能量被轉(zhuǎn)換到PCB上的其他大功率電子器件。使線聯(lián)接到變壓器并聯(lián)接到PCB上的各種墊片或通孔連接點的過程可能復雜化且久而久之可能易于失效。

發(fā)明內(nèi)容
在至少一種實施方式中，交通工具功率模塊包括第一印刷電路板(PCB)，第一印刷電路板包括用于提供第一電壓和第二電壓的第一多個電構(gòu)件。交通工具功率模塊還包括第二 PCB和第一連接器組件，第二 PCB包括第二多個電構(gòu)件，第二 PCB與第一印刷電路板間隔開，且第一連接器組件聯(lián)接到第一 PCB和第二 PCB，用于向第二 PCB提供第一電壓。交通工具功率模塊還包括聯(lián)接到第一 PCB和第二 PCB用于向第二 PCB提供第二電壓的第二連接器組件。第一連接器組件提供直到14V的第一電壓，且第二連接器組件提供200V或更大的第二電壓。在至少另一種實施方式中，提供交通工具功率模塊。交通工具功率模塊包括第一印刷電路板(PCB)和第二 PCB，第一印刷電路板包括能夠傳送電功率的第一多個電構(gòu)件，第二 PCB包括用于與第一多個電構(gòu)件電連通的第二多個電構(gòu)件，第二 PCB與第一印刷電路板間隔開。交通工具功率模塊還包括散熱設(shè)備，散熱設(shè)備設(shè)置在第一 PCB和第二 PCB之間，用于從第一多個電構(gòu)件和第二多個電構(gòu)件中的至少一個排出熱量。交通工具功率模塊還包括第一連接器組件，第一連接器組件包括第一陽性連接器和第一陰性連接器，第一連接器組件聯(lián)接到第一 PCB和第二 PCB，以使得能夠從第一多個電構(gòu)件向第二多個電構(gòu)件傳送電功率，且陰性連接器設(shè)置在第二 PCB的與散熱設(shè)備相對的一側(cè)上。在至少一種實施方式中，提供交通工具功率模塊。交通工具功率模塊包括用于提供高電壓的變壓器和用于接收高電壓的印刷電路板(PCB)。交通工具功率模塊還包括聯(lián)接到變壓器并聯(lián)接到PCB的連接器組件。連接器組件包括陽性連接器和陰性連接器，陰性連接器包括限定空腔以接納陽性連接器的至少兩個梁端子(beam terminal)，陰性連接器設(shè)置為固定陽性連接器，以能夠向PCB傳遞高電壓。


本公開內(nèi)容的實施方式在所附權(quán)利要求中被詳盡指出。然而，通過參照以下詳細描述并結(jié)合附圖，各種實施方式的其他特征將變得更加明顯并將被最好地理解，其中圖1大體描述根據(jù)本公開內(nèi)容的一種實施方式的第一裝置；圖2大體更詳細地描述根據(jù)一種實施方式的第二連接器組件；圖3大體描述根據(jù)一種實施方式的設(shè)置在PCB上時的第二連接器組件；圖4大體描述根據(jù)本公開內(nèi)容的一種實施方式的第二裝置；圖5大體描述根據(jù)一種實施方式的設(shè)置在PCB和變壓器上時的第三連接器組件； 以及圖6大體描述根據(jù)另一種實施方式的設(shè)置在PCB和變壓器上時的第三連接器組件的另一視圖。
具體實施例方式根據(jù)需要，此處公開了本發(fā)明的詳細實施方式；然而，要理解，公開的實施方式只是可以各種和替代形式實施的本發(fā)明的示例。附圖無須按照比例，一些特征可能被放大或縮小以顯示特定構(gòu)件的細節(jié)。從而，此處公開的具體的結(jié)構(gòu)和功能細節(jié)不應解釋成是限制性的，而只解釋成用于教導本領(lǐng)域技術(shù)人員以不同方式地實施本發(fā)明的代表性基礎(chǔ)。本公開內(nèi)容的實施方式提供但不限于焊接到PCB以電聯(lián)接PCB的陽性連接器和陰性連接器(均用于大功率和低功率)。這些陽性連接器和陰性連接器系統(tǒng)可全部限制為單獨的產(chǎn)品。另外，本公開內(nèi)容的實施方式提供但不限于通過連接器組件使各種大功率構(gòu)件 (比如變壓器或其他合適的設(shè)備)聯(lián)接到PCB。除了別的以外，前面提到的實施方式可以當將PCB相互堆放時，排除螺栓連接或線連接；和/或當為了高能傳遞的目的而使更大或更重的大功率電設(shè)備聯(lián)接到PCB時，排除線連接。圖1顯示用于與交通工具連接的第一裝置10。在一種示例中，裝置10可實現(xiàn)為通常結(jié)合混合動力交通工具或電力交通工具使用的功率模塊。認識到，裝置10可用于能夠傳送高電壓能量和/或低電壓能量的任何設(shè)備中。裝置10包括一個或多個印刷電路板 (PCB)12a-12n(或“12”)和分別設(shè)置在印刷電路板上的多個電構(gòu)件13a-13n(或“ 13”)。 PCB 12上的多個電構(gòu)件13通常彼此電連通并能夠在第一裝置10內(nèi)傳遞高電壓能量和低電壓能量。PCB 12a-12n彼此間隔開并設(shè)定為彼此傳遞電信號(比如低能量)和/或電功率(即高能量)。至少一個第一連接器組件14和至少一個第二連接器組件16使PCB 12a-12n 彼此電聯(lián)接。PCB 12a-12n能夠通過至少一個第一連接器組件14傳遞電信號(比如，直到 14V)，且通過至少一個第二連接器組件16傳遞電功率(比如，高于200V的電壓(比如800V 等))。第一裝置10還包括設(shè)置在PCB 12b下方且在PCB 12η上方的冷板(或散熱板)17。 冷板17通常是在第一裝置10內(nèi)運行以冷卻響應于傳遞大量能量而產(chǎn)生大量熱量的各種電構(gòu)件的流體冷卻系統(tǒng)的一部分。結(jié)合附圖3將更詳細描述冷板17的相關(guān)內(nèi)容。散熱設(shè)備 17可以包括或者不包括用作冷卻各種電構(gòu)件目的的流體的使用。每個第一連接器組件14包括陰性連接器18和陽性連接器20 (或插腳)。每個陽性連接器20包括第一端22和第二端24。第一端22固定(焊接)到特定的PCB 12，而第二端24由陰性連接器18容納并固定。每個陰性連接器18焊接到特定的PCB 12。第一連接器組件14大體構(gòu)造為能夠在PCB 12a-12n之間傳遞電信號。每個第二連接器組件16包括陰性連接器26和陽性連接器28 (或插腳)。陽性連接器28包括第一端30和第二端32。第一端30固定(焊接)到PCB 12，而陰性連接器26 容納并固定第二端32。第二連接器組件16大體構(gòu)造為能夠在PCB 12a-12n之間傳遞(大的)電功率。在一個示例中，第二連接器組件16構(gòu)造為能夠在任何地方使從40至60安培之間的電流在PCB 12a-12n之間通過。以下將更詳細地討論。設(shè)置一個或多個機械支撐件34，用于關(guān)于PCB 12b支撐PCB 12a并用于關(guān)于PCB 12η支撐PCB 12b。要認識到，機械支撐件34的尺寸可基于特定實施的期望標準而變化。還要認識到，裝置10中使用的機械支撐件34的數(shù)量也可基于特定實施的期望標準而變化。如所述，至少一個第二連接器組件16能夠在PCB 12a-12n之間傳遞高能量，而不包含在其間的各種螺栓連接或線連接。當?shù)谝谎b置10被制造時，此狀態(tài)可以增加連接的可靠性并減小工序的復雜性。例如，使用螺栓連接增加了額外的接頭或連接部位，這可能增加在這些部位處失效的可能性。另外，螺栓連接通常需要使用向其施加扭矩以張緊連接的工具。扭矩的施加可能不被恰當?shù)乜刂苹蛘呖赡苡心芪：β菟ㄟB接的物理連接從而減小連接部位完整性的過扭狀態(tài)。此狀態(tài)可能在這些部位導致不期望的開路。使用第一連接器組件 14和第二連接器組件16以使PCB 12相互聯(lián)接不需要專門的裝備以建立連接。圖2大體更詳細地描述根據(jù)一種實施方式的第二連接器組件16。陽性連接器(插腳)24通常被成形為片式端子。插腳24的寬度可以是6. 3mm或者更大以能夠傳遞大電流能量。陰性連接器26包括主體36、至少一個板附接部位38和多個梁部件40。每個梁部件 40在部位40a處壓縮地偏壓彼此。插腳24(當配合到陰性連接器26時)設(shè)定為穿過板附接部位38、主體36和梁部件40的至少一部分。插腳26由梁部件40可滑動地接納，其接合在部位40c處。插腳24 能夠固定/緊固到陰性端子26以在聯(lián)接并被提供電力時能夠傳遞能量。圖3大體描述根據(jù)一種實施方式設(shè)置在PCB 12上時的第二連接器組件16。PCB 12大體包括頂側(cè)42和底側(cè)44。PCB 12限定多個通孔46，每個通孔46構(gòu)造為容納各自的板附接部位38。如所示，陰性連接器26大體插入PCB 12的底側(cè)44內(nèi)，以便梁部件40設(shè)置在其底側(cè)44上。PCB 12大體限定用于使插腳24能夠從PCB 12的頂側(cè)42穿到底側(cè)44的空腔48，以便插腳24由梁部件40接納并固定。陰性連接器26設(shè)置在PCB 12的底側(cè)44上可以向操作者提供陽性連接器28是否恰當?shù)剡B接到陰性連接器18的指示。例如，如圖3所示，冷板17大體設(shè)置在PCB 12b和 PCB 12η之間。由于冷板17在第一裝置10內(nèi)的位置，操作者可能具有阻擋的視線，并不能確定陽性連接器28是否完全與陰性連接器26接合(比如操作員將進行盲操作)。由于陰性連接器26設(shè)置在底側(cè)44上，操作員可以具有對于連接的不受阻擋的視線，以確保此連接器26、28恰當?shù)亟雍?。另外，陰性連接器26設(shè)置在PCB 12的底側(cè)44上可減小PCB 12之間的高度。此情形將減小第一裝置10的總包裝尺寸，這將允許用于交通工具內(nèi)的其他交通工具構(gòu)件的額外空間。同樣，陰性連接器26設(shè)置在PCB的底側(cè)44上可以在陽性連接器24 插入陰性連接器26時提高對齊度。每個板附接部位38大體限定開口 50。焊料可應用到每個板附接部位38，且容納在開口 50和通孔46內(nèi)以使陰性連接器26固定到PCB 12。認識到，外殼(未示出)可以圍繞陰性連接器26形成，以防止在第一裝置10內(nèi)來自其他構(gòu)件的不期望接觸。如上所述，第二連接器組件16能進行40至60安培范圍內(nèi)的大電流傳遞。認識至|J，第二連接器組件16可以超出如上所述的上述電流范圍，且此電流范圍可以由第一裝置 10內(nèi)使用的跡線的厚度限制。同樣，電流范圍可由于陰性連接器26和陽性連接器28的各種特性而限制。例如，可增加陽性連接器24的總寬度以使電流能夠增加。另外，認識到，陰性連接器26上的每個板附接部位38大體能夠?qū)崿F(xiàn)在任何地方從10-15Α的電流。增加陰性連接器26上的板附接部位38的總數(shù)量可增加其電流承載量。圖4大體描述根據(jù)一種實施方式的第二裝置60。第二裝置60可以實現(xiàn)為通常結(jié)合混合動力交通工具或電力交通工具使用的功率模塊。認識到，裝置60可用在能夠傳送高電壓能量和/或低電壓能量的任何設(shè)備中。在一種示例中，第一裝置10和第二裝置60可以在能夠傳遞高電壓能量和/或低電壓能量的功率模塊內(nèi)一起使用。第二裝置60包括PCB 12、多個電構(gòu)件62和變壓器64。多個電構(gòu)件62與變壓器 64對接以提供高電壓能量。第二裝置60包括至少一個第三連接器組件66。每個第三連接器組件66包括陰性連接器68和圍繞陰性連接器68形成的連接器外殼70。多個陽性連接器(或插腳)72設(shè)置在變壓器64上。每個陰性連接器68構(gòu)造為接納相應的陽性連接器 72，以便與多個電構(gòu)件62和PCB 12形成電連接。認識到，第三連接器組件66和陽性連接器72的數(shù)量可以基于特定實施的期望標準而變化。使用第三連接器組件66和陽性端子66可以排除對于比如線連接或螺栓連接的常規(guī)連接方法來聯(lián)接PCB和變壓器的需要。使用第三連接器組件66可以簡化第二裝置60的裝配。此情形還可以增加第二裝置60的總體可靠性。其他常規(guī)的系統(tǒng)可利用嵌在PCB內(nèi)的變壓器。此類型的實施可能增加制造的復雜性并增加成本。陽性連接器(或插腳)72大體為L型。每個插腳72的寬度可以為6. 3mm或更大以能夠傳遞大電流。密封件74比如收縮包裹或其他適當?shù)臋C構(gòu)形成在陽性連接器72的至少一部分上。密封件74通常提供連接器(比如陰性連接器68和/或陽性連接器72)和外殼70之間的電壓絕緣。認識到，密封件74可實現(xiàn)為模制的塑料部分或其他適當?shù)臋C構(gòu)。圖5-6大體顯示根據(jù)一種實施方式當設(shè)置在PCB 12上時的第三連接器組件66。 陰性連接器68大體包括彼此相對設(shè)置以限定接納陽性連接器72的空腔的梁端子76。陰性連接器68包括固定到PCB 12內(nèi)的空腔的附接部位78。如所示，陰性連接器68大體設(shè)置在 PCB 12的頂側(cè)42上，而附接部位78伸出通過PCB 12的底側(cè)44。
本公開內(nèi)容的實施方式可提供大功率連接系統(tǒng)組件，其可用于連接(i)傳遞大量電功率的多個PCB和/或(ii)連接變壓器到也提供大量電功率的PCB。大功率連接組件可以(1)提供不考慮裝配程序而保持恰當?shù)慕佑|壓力的陽性連接器和陰性連接器，而螺栓連接的質(zhì)量可由于螺栓扭矩而改變；(2)不需要特別的裝備以配合陽性連接器和陰性連接器，而可能需要扭矩控制工具以進行螺栓連接；(3)當使用本公開內(nèi)容的陽性連接器和陰性連接器時，不需要線，這將導致較低的制造成本；以及(4)由于陽性連接器和陰性連接器可使用普通的PCB焊接工藝焊接到PCB而不需要手動裝配。認識到，本公開內(nèi)容的實施方式可提供其中沒有公開的其他方面。所給的之前提到的明細提供由本公開內(nèi)容提供的各方面的示例，而決不應被解釋為完整的或詳盡的明細。雖然以上描述了示例性的實施方式，但并不表明這些實施方式描述了本發(fā)明所有可能的形式。而是，說明書中使用的詞語是描述性的而不是限制性的詞語，且理解，各種改變可以被作出，而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。另外，各種執(zhí)行實施方式的特征可以組合以形成本發(fā)明其他的實施方式。
權(quán)利要求
1.一種交通工具功率模塊，包括第一印刷電路板(PCB)，所述第一印刷電路板(PCB)包括用于提供第一電壓和第二電壓的第一多個電構(gòu)件；第二 PCB，所述第二 PCB包括第二多個電構(gòu)件，所述第二 PCB與所述第一印刷電路板間隔開；第一連接器組件，所述第一連接器組件聯(lián)接到所述第一 PCB和所述第二 PCB，用于向所述第二 PCB提供所述第一電壓；以及第二連接器組件，所述第二連接器組件聯(lián)接到所述第一 PCB和所述第二 PCB，用于向所述第二 PCB提供所述第二電壓；其中所述第一連接器組件提供直到14V的所述第一電壓，且所述第二連接器組件提供 200V或更大的所述第二電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交通工具功率模塊，其中所述第二連接器組件包括陽性連接器和陰性連接器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的交通工具功率模塊，其中所述第二PCB包括頂側(cè)和底側(cè)，且其中所述第二 PCB限定第一空腔，所述第一空腔從所述頂側(cè)和所述底側(cè)延伸，以使所述陽性連接器能夠穿過所述底側(cè)伸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的交通工具功率模塊，其中所述陰性連接器包括多個梁部件， 所述多個梁部件設(shè)置在所述底側(cè)上，用于限定第二空腔并用于在所述底側(cè)上接合所述陽性連接器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的交通工具功率模塊，還包括緊鄰所述第二PCB的所述頂側(cè)設(shè)置的散熱設(shè)備。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的交通工具功率模塊，其中所述第二PCB限定圍繞所述第一空腔設(shè)置的多個附接空腔，所述多個附接空腔從所述頂側(cè)延伸到所述底側(cè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的交通工具功率模塊，其中所述陰性連接器還包括多個板附接部分，每個板附接部分被接納在相應的附接空腔處，以將所述陰性端子固定到所述第二 PCB。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的交通工具功率模塊，其中每個板附接部分延伸穿過每個附接空腔，以從所述第二 PCB的所述頂側(cè)伸出。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的交通工具功率模塊，其中每個板附接部位大體與能夠穿過所述陰性連接器的預定量的電流相對應。
10.一種交通工具功率模塊，包括第一印刷電路板(PCB)，所述第一印刷電路板(PCB)包括能夠傳送電功率的第一多個電構(gòu)件；第二 PCB，所述第二 PCB包括用于與所述第一多個電構(gòu)件電連通的第二多個電構(gòu)件，所述第二 PCB與所述第一印刷電路板間隔開；散熱設(shè)備，所述散熱設(shè)備設(shè)置在所述第一 PCB和所述第二 PCB之間，用于從所述第一多個電構(gòu)件和所述第二多個電構(gòu)件中的至少一個排出熱量；以及第一連接器組件，所述第一連接器組件包括第一陽性連接器和第一陰性連接器，所述第一連接器組件聯(lián)接到所述第一 PCB和所述第二 PCB，以使得能夠從所述第一多個電構(gòu)件向所述第二多個電構(gòu)件傳送電功率，且所述陰性連接器設(shè)置在所述第二 PCB的與所述散熱設(shè)備相對的一側(cè)上。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的交通工具功率模塊，其中所述第二PCB包括第一側(cè)和第二側(cè)，其中所述第二 PCB限定第一空腔，所述第一空腔從所述第一側(cè)和所述第二側(cè)延伸，以使所述陽性連接器能夠穿過所述第二側(cè)伸出，且其中所述第二 PCB的所述第二側(cè)設(shè)置為與所述散熱設(shè)備相對。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的交通工具功率模塊，其中所述陰性連接器包括多個梁部件，所述多個梁部件設(shè)置在所述第二側(cè)上，用于限定第二空腔并用于在所述第二側(cè)上接合所述陽性連接器。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的交通工具功率模塊，其中所述第二PCB限定圍繞所述第一空腔設(shè)置的多個附接空腔，所述多個附接空腔從所述第一側(cè)延伸到所述第二側(cè)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的交通工具功率模塊，其中所述陰性連接器還包括多個板附接部分，每個板附接部分被接納在相應的附接空腔處，以將所述陰性端子固定到所述第二 PCB。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的交通工具功率模塊，其中每個板附接部分延伸穿過每個附接空腔，以從所述第二 PCB的所述頂側(cè)伸出。
16.一種交通工具功率模塊，包括 變壓器，其用于提供高電壓；印刷電路板(PCB)，其用于接收所述高電壓；以及連接器組件，其聯(lián)接到所述變壓器并聯(lián)接到所述PCB，所述連接器組件包括 陽性連接器；以及陰性連接器，所述陰性連接器包括限定空腔以接納所述陽性連接器的至少兩個梁端子，所述陰性連接器設(shè)置為固定所述陽性連接器，以能夠向所述PCB傳遞所述高電壓。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的交通工具功率模塊，其中所述至少兩個梁端子包括第一梁端子和第二梁端子，且其中所述第一梁端子設(shè)置為與所述第二梁端子相對以形成所述空腔。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的交通工具功率模塊，其中所述第一梁端子和所述第二梁端子設(shè)置為壓縮地接合所述陽性連接器以固定所述陽性連接器。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的交通工具功率模塊，其中所述第一梁端子和所述第二梁端子設(shè)置為不通過螺栓連接而接合并固定所述陽性連接器。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的交通工具功率模塊，其中所述第一梁端子和所述第二梁端子設(shè)置為不通過線連接而接合并固定所述陽性連接器。
全文摘要
本發(fā)明涉及印刷電路板連接組件。在至少一種實施方式中，交通工具功率模塊包括第一印刷電路板(PCB)，第一印刷電路板包括用于提供第一電壓和第二電壓的第一多個電構(gòu)件。交通工具功率模塊還包括第二PCB和第一連接器組件，第二PCB包括第二多個電構(gòu)件，第二PCB與第一印刷電路板間隔開，且第一連接器組件聯(lián)接到第一PCB和第二PCB，用于向第二PCB提供第一電壓。交通工具功率模塊還包括聯(lián)接到第一PCB和第二PCB用于向第二PCB提供第二電壓的第二連接器組件。第一連接器組件提供直到14V的第一電壓，且第二連接器組件提供200V或更大的第二電壓。
文檔編號H02M1/00GK102480215SQ20111035470
公開日2012年5月30日 申請日期2011年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月24日
發(fā)明者內(nèi)蒂爾·沙拉夫, 斯洛博丹·帕夫諾維奇, 理查德·J·哈姆珀, 阿夫塔卜·阿里·汗, 魯圖恩·雷 申請人:李爾公司