专利名称：电力分配系统的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及电信号分配系统，特别涉及配电系统，具体地说涉及车辆的配电系统。
最早的机动车辆很少有电系统。所需要的仅是给驱动这些早期车辆的小内燃机的汽缸产生和分配点火电位。
为了满足夜间工作时看前面道路的需要，增加了第一个电部件头灯。为了操作者的方便增设了内部照明，且单个尾灯已足够。接着是信号灯，但直到多年后才出现简单的车辆无线电接收机。
现代汽车给人的印象是电器件的集合从立体声设备到空调设备；从电动窗、反光镜和座椅到无钥进入系统；从车辆座位位置记忆的报警到电加热座位的报警。自从汽车出现以来，车辆电系统的复杂性几乎是指数地增长。
机动车和卡车的电系统是强电电路和弱电电路的庞大集合。许多情况下，需要继电器来进行控制，且所有电路必须装有保险以保护贵重部件和防火。为了方便地更换保险和继电器，也为简化电器件的互联，已尝试过很多不同的配电系统。
已尝试的一个很紧凑的方法是集中安装保险和继电器，接着从该中心位置进行输入输出走线。用该方法制造的第一个系统包括大量的点到点的连线。用手连线成本高，且手工连线操作会产生连线错误，影响产品质量。另外，大的连线束有短路和起火的危险。
另一个方法具有由薄金属片压制成条-压制条(stamp tracks)的定型配电系统的结构。这些压制条形成为金属薄片，它们在常规塑料壳的开口处突出有接触片。尽管这一方法可生产高质量的产品，但模具制造成本非常高，因为实际上每个型号的汽车需要一个专门的配电系统。至少保险和继电器包装的增大需要一些特殊方法。配电产品必须能适应制造商选定的保险和继电器部件。
还有一个方法是使用柔性电路板技术，或“柔性电路”。在两个柔性绝缘层中间淀积导电材料来构成柔性电路。尽管每个型号的汽车的专门配电系统需要专门的柔性电路，但模具制造成本比前述的金属压制/常规塑料安装方法中的成本要低得多。柔性电路方法的主要缺点是，导电层非常薄，汽车配电系统所需的高电流密度会导致过热甚至故障。
因而，需要有这样的汽车配电系统，即能为特定型号的车辆定制、而常规设计部件的模具制造的成本较低，且在大电流条件下可靠，能适应大多数保险和继电器包装，且制造成本较便宜。
本发明的电路板和配电装置能满足这些和其它需要。该装置中包括多个堆叠成配电系统的导电电路板。每个电路设有接触盘，其中至少一些接触盘通过整体形成的导电线条与同一导电板上选定的其它接触盘电连接。该装置还包括多个用来在所选的不同导电板上选定的接触盘之间电连接的导电销钉。
图1(a)是本发明的压制导电板的放大顶视平面图；图1(b)是沿图1(a)中的线1b所取的局部放大平面图；图2(a)是本发明的另一实施例的顶视平面图；图2(b)是沿图2(a)中的线2(b)-2(b)所取的剖面图；图2(c)是图2(a)导电电路板的底视平面图；图2(d)是本发明的另一实施例的侧边正视图；图2(e)是图2(d)中所用的三块导电电路板的布局放大图；图2(f)是图2(d)中所用的三块导电电路板的另一布局示意图；图3(a)是将导电电路板垂直堆叠于机座中的侧边剖面图；图3(b)是插入导电电路板的导电销钉的剖面图；图4(a)-4(c)分别是适用于本发明的销钉接头的顶视、侧视、和后视图；图5(a)-5(c)分别是适用于图4销钉接头的接头弹簧的顶视、侧视、和正视图；图6是展现与电路板互接的配电装置的剖面图；图7(a)是根据本发明切去了部分绝缘层的电路板的另一实施例的放大平面图；图7(b)是沿图7(a)中的线7b所取的局部放大平面图；图8是根据本发明的导电板的顶视平面图9是图8的导电板的底视平面图；图10是表示垂直堆叠结构的另一实施例的导电板的侧剖图；图11是本发明另一特点的顶视平面图，展示用导电延伸部分和导电桥按侧边对侧边结构堆叠的导电板；图12是图11堆叠结构的顶层的顶视平面图；图13是图11堆叠结构的中间层的顶视平面图；图14是图11堆叠结构的底层的顶视平面图；图15是图11堆叠结构的侧边正视图；图16是导电板和印刷电路板垂直堆叠设置的侧边剖面图；图17是图16实施例的底视平面图，表示电路板上电部件的排列；图18是图17电路的电路图。
我们研制了一种可靠且价廉的配电系统，它特别适用于汽车。但是，本发明并不限于车辆上的应用，而是可用于任何需要能支持大量电布线设计的配电板的应用中。我们提供一种具有开口和切口的重复图形的导电电路板。设置切口为的是使留在开口周围的材料限定从开口延伸并与各开口互连的电路通道。选择地使开口和其周围材料与其它开口及其周围材料彼此电绝缘，由此形成要求的电路通道。堆叠多个电路板，制备所需的配电板。用开口处的连接销钉完成堆叠电路板之间的互连，以使限定于各电路板上的电路互连。设置开口目的是让它们容纳可能置于形成的电路通道上的保险、继电器等标准电路元件。完整的电路板和这些附加的有源电路元件能作为整个车辆的中央处理器。参照附图可很好地理解本发明。
图1(a)和1(b)是根据本发明制备的导电电路板的一个实例的顶视平面图，通常用数字100表示。较好是冲压约0.5μm到约1.3μm厚的导电金属薄片来制备导电电路板。根据电路板的用途，可以采用不同厚度的许多不同金属导电材料。对车辆来说，较好的金属是铜。用0.08mm厚的CDA110半硬质铜来冲压所示的导电板。在优选实施例中，为了容易进行下一步的焊接，给导电电路板100涂敷或覆盖焊料以提供一层约0.005到0.01mm厚的焊料层。可以在冲压前预涂或覆盖导电材料，或可以在冲压后进行涂敷或覆盖。一种用于铜底板的优选焊料的组分是锡焊料。当然，本领域的技术人员知道，其它合适的组分也可以用作上述焊料。
导电电路板100的一个特点是大量互连的第一接触盘101。通过冲压在垂直中线100a和水平中线101b之间的大量切口101c来形成第一接触盘101。每个切口101c的垂直和水平部分均为矩形。如图所示，切口101c为韦斯特第九版学院字典第309页定义的希腊式十字叉。切口101c按预定图形间隔。该例中，通过十字叉101c垂直腿的垂直中线101e与接触盘中线101a平行，十字叉水平中线101d和接触盘水平中线101b平行。
另外，导电板100可选有大量第二接触盘107和第三接触盘108。接触盘101最好都是一样的，第二接触盘107通常邻近导电板的一端。如图所示，第二接触盘107不一样，但如果需要，它们可以是一样的。第三接触盘1 08通常邻近导电板的另一端。排列接触盘101提供如图1(b)所示的直角栅图形。即，接触盘101的垂直组具有彼此平行延伸的垂直中线101a，接触盘101的水平组具有彼此平行延伸的水平中线100b。水平中线101b与垂直中线101a直角相交。垂直中线101a彼此等间距隔开，最好隔开以便给如由Bussmann Division of Cooper Industries制造的ATM型微保险提供间隔。
水平中线101b彼此也等间距隔开，最好也隔开以容纳上述微保险。这样，垂直和水平接触盘中线都以基本相同的距离隔开。在优选实施例中，接触盘中线间隔约7.9到8.1mm。
当然，并不需要严格按照矩形阵列排列接触盘，三角行、六边形、园形、椭圆形、或者这些排列的组合皆可以使接触盘满足特殊应用。例如，用三角形或六边形接触盘阵列，接触盘中线所形成的坐标系不再为自然的矩形，而是形成为一定间隔的、同轴三角形或六边形。还可以设置中线间隔使之符合工业标准部件的接触间隔。
对任何接触盘阵列，中心与中心的间隔必须在一个方向以上为各部件提供标准引线间隔(或标准间隔的整数倍间隔)，因而具有很大的部件方向灵活性。
第一接触盘101为基本正方形。但是，应根据电路板的最终用途来决定接触盘的形状。用途可能决定接触盘为非矩形、三角形、园形、椭圆形、或此后所示的任何所所需的形状。通常电路板100至少具有9个第一接触盘101。尽管第一接触盘101具有完全均匀尺寸的孔106，但接触盘也可以制备为无孔、或具有不同尺寸的开口。第二和第三接触盘107-108具有不规则形状，用以固定如继电器和其它尺寸的保险等各种其它部件。
所示接触盘101、107、108通过整体形成的导电线条102电连接到所选的其它接触盘上。在优选实施例中，每个盘101至少有三条导电线条。利用制造导电电路板的压模来形成这些导电线条102，但该制造领域的技术人员知道，并不排除用其它方法来形成这些线条。例如可以用刻蚀工艺来制备导电电路板和导电线条。在应用中，通过后续操作去除这些导电线条102中的某些，以确保只在所选的接触盘101，107，108之间产生电连接，正如下面将更详细讨论的那样。
导电电路板100还包括大量在电路板一端的第一连接器电触点103，和大量在电路板另一端的第二电触点104。电触点103-104在制备中整体形成，和导电电路板的主体部分共平面，并从电路板主体向外延伸。图1示出这些触点103-104通过材料条105，109从导电电路板的主体的末端连接起来。在制备过程中形成这些触点，以防止这些触点弯曲或受损伤。在后面制造步骤中可以切除材料条105，109。也即是说，根本是不需要材料条105，109的。
另一个特点是，第二和第三接触盘107-108的开口或孔110不在这些盘的中心，而设置成使连接不同设置的电路板比连接上述矩形接触盘阵列更容易。安装孔110具有不同的间隔，以适应不同尺寸、不同安装或不同插座设置的电部件的电连接。
图2(a)到2(c)示出了本发明的其它特点。这些图示出了具有无材料条105，109的导电电路板100A的绝缘电路板，它们至少部分覆盖有和附着有非导电材料201。在优选实施例中，是一种如由E.I.DuPont公司制造的Rynite FR530 94V-0电绝缘材料，被称为PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)热塑聚酯，但众所周知，任何绝缘塑料或其它材料也可用于本发明。间隔或绝缘材料最好是可以用于注模工艺，其中导电电路板100，100A由模内的销钉或其它支撑结构来支撑，塑模插件决定防止绝缘材料201流动的区域。通常，可以说，除了接触盘101的中心部分附近和开口106，110周围的区域202、使所选接触盘101互连的导电线条102上面的区域203、和所标出区域204外，导电电路板至少部分覆盖或涂敷了绝缘材料。这些区域无绝缘材料，便可容易地去除导电线条102和接触部分。如图2(a所示，电触点103-104没有图1所示的材料条105，109的限制。应该注意，制造导电电路板的材料允许电触点103-104转动和弯曲，以使一个和多个电触点103的平面可以和导电层本身垂直。尽管图中未示出，这一改变一个和多个电触点取向的平面的能力，使得在与可能包括电连接器和附加电布线的外配电系统的互连中有更大的灵活性。
图2(b)示出了绝缘材料201的相对厚度。如该图所示，绝缘材料201仅从导电电路板的一个表面向外延伸，尽管该应用技术无需严格符合一合适装置。材料延伸的距离由两相邻板104A所需的间隔来决定。图2(b)示出了电路板的空白区域，某一些是上述不允许绝缘材料流动的区域。
图2(c)是表示覆盖了电绝缘材料201后的电路板100A的涂敷导电电路板的底视平面图。如上所述，在本实施例中，电绝缘材料主要用在导电电路板100A的一面。但是应注意，为了合适地实现本发明的功能，具体设计并不需严格符合这种方案。
图2(d)是三块导电电路板一个在另一之上垂直并绝缘堆叠的示意图，电触点103-104从它们之中延伸出来。在该实施例中，组装之前，将中间或第二个绝缘电路板的触点103-104除去，底层或第三层电路板的一触点104除去。根据最终用途，可以去除每个电路板上触点组103-104中所选的触点。
附着在每个导电电路板上的绝缘材料可防止不同导电电路板之间不需要的电接触。绝缘材料还有其它用途。绝缘材料为导电板提供相同的间隔，使导电板保持基本平行的关系。
如上所述，参见图2(a)，小心地将绝缘材料从某些区域除去，即，从围绕接触盘中心部分的区域、围绕整体形成的导电线条的区域去除。这是因为，随后的操作将选择地去除所选接触盘之间整体形成的导电线条，该处不需要电接触。当然，无需要完全去除导电线条，可以简单地在一端弯曲电路板平面，以避免电接触。即使层的所选部分与层的主体之间需要完全地切断电和物理连接，按上面方式涂敷或密封导电电路板，可以将导电电路板固定在一起。尽管图中未示出，用来形成导电电路板的冲压操作可以按这种方式进行，将导电层的一部分，如接触盘的拐角处，从导电层的其余部分的平面上“冲击”出来，使这些“冲出”部分更牢固地埋在绝缘材料中，由此形成更坚强的结构。还有，下面将更详细讨论，前面说明的接触盘上的开口可能需要放大以适应本发明的组装工艺，还需要焊接以确保与所选其它导电层有很好的电接触。这就是为什么接触盘中心部分没有绝缘材料的特殊原因。
图2(e)表示怎样在装置中形成导电通道。图中示出了三块不同的导电电路板204-206。本发明装置的最经济的一点是，在去除或切断所选导电线条的剪断操作之前，导电电路板基本相同。只用单个冲压模具来制备导电电路板，和单步模制操作来涂敷或密封导电电路板。直到在去除或切断所选导电线条和/或放大所选接触盘开口的剪断操作之前，每个导电电路板基本相同。
在该实施例中，首先用焊料覆盖如图2(e)所示的导电电路板204-206，然后，在确定具体导电通道的剪断操作之前，用绝缘材料进行涂敷或密封，但为了清楚其见，未示出焊料涂层和绝缘材料。电源可以通过电触点104加到导电电路板206上。注意，最初连接上导电电路板206的阴影区域207周围的相邻接触盘的导电线条，已经由剪切操作清除掉了，使得阴影区域207与周围区域电绝缘。导电通道使其上一般固定有电连接器(未示出)的第一接触盘208可以作为保险的一端，如图所示。第二相邻接触盘209也和阴影区域207的其余部分绝缘，这样另一电连接器可以用来连接保险的另一端。当然，电连接器通常用作插入导电层的导电销钉的一部分。为清楚起见，图中仅示出一个导电销钉210，它的长度由虚线表示，为了清楚表示导电电路板204-206，它的长度被放大了。导电通道经过第一接触盘207、通过保险、到达第二接触盘209。
在这点上，导电销钉210与接触盘209电接触，并在第二导电电路板205的方向上延伸导电通道。因为这一特殊导电通道不包括第二导电电路板205，因此扩大了、接触盘211上的、导电销钉210通过的开口，使销钉210在这一点没有电接触。还应注意，第二导电电路板205的两个电触点103-104都通过剪断操作被去掉了，因为在该例中不需这些触点。
导电通道通过导电销钉210延续到底层导电电路板204，在这里导电销钉与它穿过的接触盘212电连接。通过去除最初连接阴影区域213周围的相邻接触盘的导电线条，底层导电电路板204的阴影区域与周围区域电绝缘。导电通道延续到电触点103，并从该导电电路板向外延伸，由此电源可以通过一配电系统被分配，该外配电系统用相配的连接器和电缆组(未示出)连接到电触点103上。
图2(f)是导电电路的另一种布局。电源加到上电路板206上的电触点104上，通过上述设置的导电销钉(为清楚起见，所有的销钉都未示出)将电源分配到中间电路板205。从中间电路板205的接触盘，电源分配在阴影区域220中的接触盘上，电源通过一组由导电销钉(未示出)连接的接触盘226和221被馈送到顶层206。然后可以在接触盘221和227之间安装保险或其它适于间隔的部件，如上所述，使用销钉连接的电接头，在顶层电路板206的边缘的一个电触点223输出电源。电源还从接触盘229到接触盘222通过顶层电路板馈送，在此加到图示出的继电器组件224上。当控制信号(地)加到通过输入电连接器225连接的合适继电器上时，继电器激活，输出电压出现在顶板206上的合适输出触点228上。
当电通道从一个电路板变到另一电路板时，必须通过导电销钉。尽管为了清楚起见，所有的销钉都没有在图2f中示出，但为了完成所需的电路通道，导电销钉必须和接触盘222和229电连接。同样，为了将电源输入电路带回到顶层电路板206，导电销钉必须插入接触盘221和226。当然，导电销钉通常插入所有的电路层，在不需要电连接的地方，导电销钉穿过处的接触盘上的开口必须扩大，以避免电连接，尽管在图2(f)中未示出，但开口扩大是必需的。
图3的组装图进一步示出了导电电路板的完整组装。在图3(a)中，四个导电电路板301-304与相应的绝缘材料如307垂直堆叠，导电销钉或连接器310在不同的所选导电电路板上所选的接触盘之间提供电连接。如上述的在接触盘中央部分的一些开口如309基本上比导电销钉310的外径要大，使它和相应的导电销钉没有电连接。另一些开口308实际上稍微突出，如图所示，使销钉与开口很好地吻合，并使接触盘与销钉之间保持很好的机械接触和电接触。当销钉通过开口插入接触盘后，将它们焊接到要接触的每个接触盘上。
所选导电销钉至少在一端可以有电连接器。在图3(a)中，每个销钉310在一端都有一个连接器311。图中电连接器311是整体形成的，并作为销钉的一部分，但连接器也可以用其它方式形成(下面将讨论)。组装图中所示各种电部件312、保险，使部件312与电连接器311电连接。应该注意，本发明的配电装置设计成可适用于车辆配电系统的各种电部件，包括大保险或电路断路器、小继电器、微继电器、和微保险或电路断路器等，但并不限于此。所有这些部件型号在汽车领域是众所周知的。另外，由于在导电电路板上设置接触盘来适应各种部件间隔，还因为通过本发明试图实现导电销钉和相应电连接器的各种设计，因此本发明实际可以适应任何可以用作配电系统的汽车电部件，不管是已有的还是将要研制的。
图3(a)还示出了机座，该图中包括基本包围垂直堆叠导电电路板的底部313和顶部314。所示机座由填充了30％的玻璃的热塑聚酯来制成。当然，机座也可是其它几何结构和材料的。机座313，314包括设计成用于提供与外配电系统连接的开口315。在这种情况下，开口315设计成适应包含电连接器的连接器底座(未示出)，电连接器设计成与电触点305，306配合，并与导电电路板一起整体形成。连接器底座可以包括用来输入或输出电源的电线束。
图3(b)是另一种设置的导电销钉的示意图。每个销钉320具有一个分开制备的弹簧或帽321，并用机械方法(如卡接)、或钎接、焊接、或类似的已有技术，将它附着在拉长的销钉部分320。
图4和5示出了多个导电销钉设计的细节。图4(a)是销钉接头401的顶视图，可以看出其结构的细节。用冲压操作来形成销钉接头的管状下部403，冲压操作将下部材料卷成近圆截面形状，留下一个沿销钉401的下部403的整个长度延伸的纵向槽402。下部的末端也形成近似圆形，在销钉的底部留下一个比卷状结构内径稍小的孔。图4(b)和4(c)分别是侧视和后视图，示出了销钉401的上部404的几何形状。最好是用0.7±0.07mm厚的CAD110半硬质铜与0.005mm/0.01英寸焊接板(可以是预制板材料)制备销钉接头401。当然，上面的讨论并不禁止用其它材料和几何形状。
图5表示设计来与上述销钉接头连接的接头弹簧的详细结构。接头弹簧合适地装配在销钉接头上，以提供好的机械和电连接。接头弹簧501最好是由不锈钢构成，这样整体形成的弹簧部件503会提供必须的接触力，来与电连接器配合。由于制备方法的缘故，接头弹簧还包括沿其整个长度纵向延伸的槽502。图5(a)是一个顶视图，而图5(b)是侧剖图，图5(c)是接头弹簧的前视图。
图6示出了本发明的另一特点，图6是配电装置的示意图。图示配电装置有五块由绝缘材料602层分隔的导电电路板601，导电销钉603在不同所选导电电路板之间的所选接触盘之间提供电接触。该实施例中，与参照其它相应附图已示出和说明的相比，某些导电销钉603在插入所有导电层之前就终止了。导电销钉附着在常规设计的印刷电路板上。另外印刷电路板支撑电子元件605(如集成电路、电阻、电容等)，印刷电路板还可以包括一个或多个用来提供电源或其它电信号的输入与输出的连接器606。这样，这里说明的配电系统可以容易地连接很多电子元件，其整个组件可以置于一机座内，为汽车装配建立一个高强度的电组件，能支持数据记录、数字电控制特性等。
在本发明的另一实施例中，对导电电路板的整个形式作了小的改动，改变了导电盘的形状。这些特点示于图7中。
图7是另一导电电路板的顶视图，用数字700表示。用薄焊料涂层覆盖或涂敷电路板700。焊料涂敷板700的一面最好模制或覆盖电绝缘层701。参照导电电路板100和绝缘层201，基本上用上述相同的方式，使绝缘层701至少部分覆盖导电电路板700的表面。为清楚起见，在该图中切掉了电绝缘材料701，以展现导电电路板制造的细节。应该注意，该绝缘材料的具体电绝缘性能并不是最关键的，因为绝缘材料主要是用来联接堆叠结构，下面将对此作详细说明，并为与外连接器对准提供接触间隔。当然，如上所述，绝缘材料还分隔各电路层。
导电板通常按垂直中线702a和水平中线702b呈矩形栅状排列。接触盘702具有通过接触盘702中心的开口或突起703。但是，接触盘702没有和前面所述实施例一样的严格的正方形。通过冲压大量切口705来形成接触盘702，其中垂直与水平腿具有张开的端部。这使接触盘702具有大量窄配件或夹片704。下面将详细说明窄夹片704的具体用途。
切口705具有韦斯特第九版学院字典第309页所说的形状“formeecross”，而图1(b)中的切口101C为希腊十字叉。当然，本发明中的十字叉还与四叶草相似，和“formee cross”的尖边相比，它有园边。按预定图形间隔切口702。例如，穿过十字叉702的垂直腿的垂直中线702e与接触盘中线702a平行，而十字叉水平中线702d与接触盘水平中线702b平行。
为了说明，图7(a)中仅在某些导电盘702上以点线示出了整体形成的导电线条706。如图所示，所有的导电盘皆具有在每个冲压切口705的宽端之间延伸的互连线条706。如图7(a)所示，导电盘通常为具有从每个角延伸的夹片704的正方形。该实施例中的导电线条706比图1中的导电线条102宽得多。导电线条706具有增大的输送电流的能力。
按上述相似的方式，根据本发明的导电电路板700最好从一个压模中同样地形成，并具有用一个模子的电绝缘材料。这种最初的同一性是本发明车辆配电系统较经济的主要原因。
如前面所示实施例谈到的，这种形成基本导电层的冲压操作能冲出接触盘的角，使这些角埋在密封塑料里，从而形成一个坚固的整体结构。在图7的实施例中，材料的窄片704可以在冲压操作中冲出。和前面实施例的矩形接触盘的冲出角相比，这些材料片704从导电电路板700向外延伸更大的距离。对模制在一面上的绝缘材料来说，冲出片具有很强的附着结构，关于前面实施例的情况，为了不妨碍后续的操作，从导电电路板700的某些区域，小心去除电绝缘材料701。特别是，在导电盘的开口或突起703附近不允许形成绝缘材料，导电线条706周围也不许形成绝缘材料。因为需要扩大一些所选的开口或突起703以避免和导电销钉接触(下面将详细说明)，必须用切除工具将与导电线条接触的部分除掉，这些区域没有绝缘材料。
为了在所选接触盘702之间形成所需的互连，随后剪切除去将要被除去的所选导电线条705上所加的电绝缘材料701。导电线条706附近没有绝缘材料的优点是，可以由肉眼判别已经去除或切除的导电线条。
作为去除或剪切操作的一部分，或者按另一后续操作，扩大不需要电接触的接触盘上的开口或突起703作为开口703a(图10)。因为电路板700的外表面覆盖焊料，突起的内表面703c覆盖焊料。这样，突起703具有与销钉401较大的电接触表面703c。还有，导电销钉401到突起703的焊接较精确且快，特别是当销钉401和突起703c上都有焊料覆盖时。突起表面703c与销钉401压入配合，以使销钉401焊接到接触板突起703前后使销钉固定到位。突起操作可以与剪切和扩大操作一起，也可以作为另外工艺的一部分。
因为导电板和导电销钉上的焊料涂层用来完成层间的电连接，所以可以用如再流焊工艺等加热来简单焊接组装体。随后，可用标准再流炉使焊接有效和/或加热销钉来使焊料再流。
图7展示了整体形成的延伸电触点708，它从导电电路板700与其共平面地向外延伸。在该实施例中，两相邻侧全部形成延伸电触点708并由此向外延伸，而另外相邻两端具有截头的电触点707并向外延伸。尽管延伸的触点708与电路板700为一整体，它们也可以分离，并通过如铆钉、焊接等电连接或如图7b所示的穿孔和冲模操作等机械联结来连接到电路板700。由于在附着之前，这些部件部分覆盖有焊料，所以加热组装体熔化这些连接内的焊料，进行合适的电附着。
所有电路板可以形成四侧截头触点707。在为所需的应用组装电路板700前，可以按需要将触点708焊接、钎焊、用铆钉铆在或机械附着在这些截头触点707上。这样，大量不同尺寸的连接器或延伸触点可以与同样的冲压电路板一起使用。这些导电电路板的构形代表了下面将说明的扩展构形的基本模块。
图8是导电电路板700的顶视平面图，示出了电路板700的一个表面上的一层模制电绝缘材料701。从绝缘电路板700来看，应该注意，在围绕和暴露接触盘的开口703的层701上有空白区域802，在互连所选接触盘的导电线条之上及暴露这些线条的层701上有空白区域803。在这一点上可以看到附着在电路板的另一表面的整体模制电绝缘材料的突起。底座部分801，详见图8图9是表示本发明的另一特点的密封电路板700的底视平面图，该电路板不能与图1电路板配合。底座801是形成在导电电路板700的另一表面的电绝缘材料的边脊。从图8和图9的比较注意到，该边脊801的内部尺寸与上表面的绝缘材料层701的外部尺寸相同或稍微大一点。这样，当垂直堆叠导电板700时，一个板700的边脊801紧紧包围以结合的方式装配在导电板上的绝缘材料的外围，这样可确保装配垂直堆叠板700的横向对准，同时提供电绝缘和合适的板间间隔。
图10是三块垂直堆叠的导电电路板700的侧剖图。因为一个电路板700的底面上的边脊801包围并与其下的导电电路板700的电绝缘层701结合，从这一点来说，电绝缘层的结合方法比较合适。如图所示，为了使堆叠容易对准，边脊801的边缘稍微倾斜。还有，如果需要，绝缘材料701的外边缘可以倾斜以便容易地插入边脊801。
导电销钉401，前面已说明其结构，通过接触盘上的突起703插入堆叠的导电层700。示出了突起703的结构。通过提供比一个开口更大的接触面积来增强电接触。
图11示出了本发明的另一方案，它是用于车辆的配电组件的堆叠导电电路板的侧边对侧边排列的顶视平面图。相邻的共平面的导电电路板的A侧和B侧排列成镜向对称。在A侧包含延伸连接器电触点708的相邻侧朝向左边和底边，而在B侧整个延伸触点708朝向右边和底边。
附加电触点延伸部分1101-1102电连接到所选的沿A侧和B侧的顶边设置的截头触点707上。这些触点延伸部分1001-1002可以用和导电电路板相同的材料即0.08mm厚的CAD110半硬质铜来制备，尽管这些部分也可用其它合适的导电材料来制备。用钎焊、铆钉、或焊接或这些工艺的结合等，将这些电触点延伸部分1101-1102与截头触点707电和机械连接，以确保电接触与结构上的完整。其它没有选择用以连接到电触点延伸部分的截头电触点可以进一步截短，例如可以和电绝缘密封层的边缘平齐。
图12-14分别是参照图11的所说明的堆叠导电层结构的顶层、中层、底层导电层的顶视平面图。图13说明结构的中间层，并表明所有悬挂于中间层导电电路板700的电触点707都被截短。当然，并不必截短堆叠结构中间层导电电路板上所有的电触点，但是这种截短可以使由与相配的电连接器的对准来构成电触点变得容易，并可以减小间隔太近的触点之间可能的短路。
图13还示出相邻的共平面的导电电路板700的A侧和B侧之间的电互联。将与导电电路板和电触点延伸部分相同的材料形成的跳线1301置于相邻导电电路板700的所选的面对的截短触点707之间。和图11所述的电触点延伸部分一样，用钎焊、铆钉、或焊接、或这些工艺的组合将这些导电跳线电和机械地连接到所选截短电触点707上。由于减小了不用的截短触点所带来的短路危险，所以不需要再截短这些不用的触点，但如果需要也可以截短。
图14表示电触点延伸部分1401-1403与配电组件的底层上所选截短电触点707之间的互联。如图11和14所示，电触点延伸部分可提供相邻的共平面的电路板之间的互联，还具有组件外电连接的能力(如1101)，即从一个电路板到组件外的点(如1402)的多重连接、或到组件外的接触点1403的单个延伸连接。
图15是图11所示配电组件的侧面正视图。由于连接到相邻的共平面的电路板的导电跳线1301由和导电电路板本身相同的较硬材料形成，所以整个配电系统形成为较硬且坚固的结构。当然，整个组件通常设置在塑料机座(未示出)内，以更耐气候，并增加其结构强度，还作为支撑和确保电连接器机座的装置。
图16和17示出了垂直堆叠电路板的应用，每个电路板都有合适的空白701和边脊801，并与常规印刷电路板连接在一起。基本与图10说明的一样，图16是设置在垂直堆叠结构中的多个导电电路板700的侧剖图。另外，图1 6示出了放置在印刷电路板1601上的电子线路与堆叠导电板排列上的电路之间的互联。
根据一般可接受的印刷电路板设计指南，电子元件1602置于印刷电路板1601上。较好的是，印刷电路板1601是单面板，并具有穿过板的孔，以便容易地与导电销钉连接，该导电销钉插入印刷电路板和构成其它层的导电板。使用单面印刷电路板没有坏处，但是，如果需要，可以在一个导电板层上进行必需的交叉连接。能够实现高电路密度是本发明结构的优点之一。
图18是放置在图17所示印刷电路板上的电子线路的示意图。如图所示，甚至如以微处理器为控制组件等的复杂电路，也可以通过印刷电路板与大量堆叠排列的导电板的结合来实现。
本发明人在此说明的配电装置，制造成本低、容易适应特殊型号的应用、坚固且小型。尽管在附属权利要求中具体说明了一些本发明的特点，但应该明白，在不超出本发明的精神与发明点的情况下，本发明可以有各种变化。
权利要求
1.一种导电电路板，包括第一表面和第二表面；至少9个形成在所说电路板上的整体的基本相同的接触盘；多根形成在所说电路板上的整体导电线条，所说导电线条电连接相邻第一接触盘；和多个从所说电路板延伸的触点。
2.根据权利要求1的电路板，其特征为所说第一接触盘具有贯穿的开口，每个所说第一接触盘至少具有三根导电线条延伸到相邻接触盘。
3.根据权利要求2的电路板，其特征为某些所说接触盘开口具有与接触销钉电接触的合适尺寸。
4.根据权利要求2的电路板，其特征为某些所说接触盘开口具有与接触销钉电接触的合适尺寸，且至少一个电隔离接触盘开口的尺寸大于接触销钉。
5.根据权利要求3的电路板，其特征为所说第一表面上有第一绝缘层。
6.根据权利要求5的电路板，其特征为所说接触盘沿平行于第一中线的多个空白和平行于第二中线的空白对准；且多个所说接触盘开口为销钉突起物。
7.根据权利要求6的电路板，其特征为所说接触盘部分具有栅格形状，以帮助将第一模制绝缘层固定在所说第一表面上。
8.根据权利要求5的电路板，其特征为所说第二表面上有模制的第二层，所说第二绝缘层的大小正好为第一绝缘层提供堆叠基层，其中第二电路板与第一电路板对准并叠置与第一电路板上。
9.根据权利要求8的电路板，其特征为所说第二绝缘层为模制边脊，所说边脊的内部尺寸基本等于所说第一模制绝缘层的外部尺寸，所说第一模制绝缘层与所说边脊彼此组合在一起。
10.根据权利要求9的电路板，其特征为所说接触盘由多个十字叉切口形成。
11.根据权利要求10的电路板，其特征为所说电路板厚约0.5到1.3mm，其上有约0.005到0.01mm厚的焊料覆盖层，所说绝缘层模制在所说焊料覆盖层上。
12.根据权利要求11的电路板，其特征为每个所说接触盘具有多个窄附属片从其上延伸出来。
13.根据权利要求1的多块电路板，包括多个用来电连接一个电路板上所选的接触盘到另一电路板上所选接触盘的装置。
14.根据权利要求3的多块电路板，其特征为多个第一接触销钉连接一个电路板上所选的接触盘开口与第二电路板上所选的接触盘开口。
15.根据权利要求4的多块电路板，包括至少一个连接到一个第一电路板上接触盘开口的第一接触销钉，所说第一接触销钉穿过另一电路板上非电连接的、扩大了的接触盘开口，所说第一接触销钉电连接到第三电路板上的接触盘开口；至少一个电连接到任何两个电路板上的接触盘开口的第二接触销钉；和彼此对准并彼此隔开的所说第一、第二和第三电路板。
16.根据权利要求15的多块电路板，其特征为所说第一接触销钉焊接到第一和第三电路板上的接触盘凸起上，所说第二接触销钉焊接到第一、第二和第三电路板中任何两个上的接触盘凸起上。
17.根据权利要求16的多块电路板，其特征为绝缘层分开所说第一、第二和第三电路板，所说第一电路板上的所说接触盘的排列基本上与所说第二和第三电路板上所说接触盘的排列相同，所说第一、第二、第三电路板对准，每个电路板上的所说接触盘具有隔开约7.9到8.1mm的平行中线。
18.一种配电装置，包括多个垂直堆叠的导电电路板，每层包括接触盘的矩形阵列，其中，至少某些接触盘通过整体形成的导电线条电连接到相同导电电路板上的其它所选接触盘；和多个在不同所选导电电路板上所选接触盘之间提供电连接的导电销钉。
19.根据权利要求18的装置，其特征为每个导电电路板至少被电绝缘材料部分覆盖。
20.根据权利要求19的装置，其特征为电绝缘材料为塑料。
21.根据权利要求18的装置，其特征为每块导电电路板至少被电绝缘材料部分密封。
22.根据权利要求21的装置，其特征为除了至少一部分接触盘和至少一部分导电线条外，电绝缘材料基本覆盖所有导电电路板。
23.根据权利要求18的装置，其特征为至少一块导电电路板包括至少一个整体形成的共面电触点，触点从导电电路板向外延伸，至少与一个接触盘电连接，并设置成便于提供与外配电系统的电接触。
24.根据权利要求18的装置，其特征为至少一个导电销钉在至少一端包括电连接器。
25.根据权利要求24的装置，其特征为设置导电部件使之与电连接器电连接。
26.根据权利要求24的装置，其特征为电连接器与导电销钉整体形成。
27.根据权利要求18的装置，还包括基本包围垂直堆叠导电电路板的机座，该机座具有至少一个贯穿的开口，用来提供与外配电系统的连接。
28.一种车辆配电装置，包括多块垂直堆叠导电电路板，每层包括接触盘矩形阵列，其中至少某些接触盘通过整体形成的导电线条电连接到同一导电电路板上所选的其它接触盘；包括至少一个整体形成的共面电触点的至少一块导电电路板，触点从导电电路板向外延伸，与至少一个接触盘电连接，并设置成便于提供与外配电系统的电连接；至少覆盖每个导电电路板的一部分的电绝缘材料；给不同所选导电电路板上所选接触盘之间提供电连接的多个导电销钉，其中至少一个导电销钉在至少一端包括电连接器；所设置的至少一个与电连接器进行接触的导电部件；和基本包围垂直堆叠导电电路板的机座，该机座具有至少一个穿过它的开口，用来进行与外配电系统的连接。
29.一种配电装置，包括多块包括按预定图形排列的接触盘的导电板，其中至少某些接触盘通过整体形成的导电线条电连接到所选其它接触盘上；和在不同所选电路板上的所选接触盘之间提供电接触的多个导电销钉。
30.根据权利要求29的装置，其特征为接触盘按矩形阵列排列。
31.根据权利要求30的装置，其特征为阵列为正方形，接触盘按约0.8mm的中心间距隔开。
32.根据权利要求29的装置，其特征为导电销钉包括下部管状部分和上部连接器部分。
33.根据权利要求32的装置，其特征为用冲压操作形成下部管状部分，留下一个基本上沿下部管状部分延伸的纵向槽。
34.根据权利要求32的装置，其特征为下部管状部分和上部连接器部分是整体形成的。
35.根据权利要求29的装置，其特征为用0.020到0.050英寸厚的导电材料制备导电板。
36.根据权利要求35的装置，其特征为导电材料为铜。
37.根据权利要求29的装置，其特征为由冲压操作形成导电板。
38.根据权利要求29的装置，其特征为用绝缘材料至少部分覆盖导电板。
39.根据权利要求29的装置，其特征为导电板垂直堆叠。
40.一种配电装置，包括多块垂直堆叠的导电板，其中导电板是由冲压操作形成，包括接触盘排，其中至少一些接触盘由整体形成的导电线条与相邻接触盘隔开，这样冲压后的导电板基本相同；至少用绝缘材料部分覆盖，使导电板彼此电隔离；且进行后续的剪断操作，去除不需要的导电线条，以形成要求的导电通道，这样使每块导电板与其它导电板不一样；和在不同所选导电电路板上的所选接触盘之间提供电接触的多个导电销钉。
41.一种配电装置，包括至少一块导电电路板，每块电路板具有基本相同的外部尺寸和外形；每块导电电路板彼此隔开并彼此平行延伸；使所说导电板彼此分开的合适的绝缘装置；每个导电板具有相同数量的第一和第二接触盘，某些所说接触盘彼此电连接，一块所说导电板上所说第一接触盘直接在另一导电板上相应第一接触盘上面，多个电连接器延伸过每块导电板，某些所说电连接器选择地与某些导电板电连接；电连接到一个或多个导电板上的多个电触点；选择地并电连接到所说电连接器上的电接头；从一个电触点发出、经过一块导电板上多个第一接触盘、和另一导电板上至少一个第一接触盘、最后到达另一电触点的多个电路；通过与外配电系统合适的连接形成所说电路回路。
42.一种车辆配电系统，包括相邻的、共面的、多个导电电路层的第一层，每层包括接触盘的矩形阵列，其中至少某些接触盘由整体形成的导电线条电连接到同一电路层上其它所选接触盘；相邻的、共面的、垂直隔开的导电电路层的多个第二层，它们与导电电路层的第一层横向对准；和在不同所选垂直隔开并横向对准的导电电路层上的所选接触盘之间提供电连接的多个导电销钉。
43.根据权利要求42的车辆配电系统，其特征为导电电路层包括整体形成的与其共面的电触点，触点从导电电路层向外延伸，并与至少一个接触盘电连接。
44.根据权利要求43的车辆配电系统，还包括置于相邻共面导电电路层相面对的电触点之间的至少一个导电桥。
45.根据权利要求43的车辆配电系统，还包括电和机械连接到一个或多个电触点上的至少一个电触点延伸部分，其中电触点在一个或多个相邻的共面导电电路层的外端上。
46.一种配电装置，包括多块垂直堆叠的导电电路板，每块板包括第一表面和第二表面、至少9个形成在所说电路板上的整体的基本相同的接触盘、形成在所说电路板上的多个整体导电线条、和多个从所说电路板周围延伸的触点，其中所说导电线条电连接到相邻第一接触盘；每个所说第一接触盘具有贯穿的开口，其大小恰好合适与导电销钉电连接；具有模制第一绝缘层的上表面，其上所说接触盘开口周围有绝缘第一切口，所说线条周围有线条切口；其上具有模制第二层的所说第二表面，所说第二绝缘层的大小恰好合适作第一绝缘层的堆叠基层，使第二电路板可以与第一电路板对准并堆叠在一起；在不同导所选电电路板的所选接触盘之间提供电接触的多个导电销钉；部分栅格状接触盘，用以将第一模制绝缘层固定在所说第一表面上；和每个电路板厚约0.5到1.3mm，其上有约0.005到0.01mm厚的焊料覆盖层，所说绝缘层模制在所说焊料覆盖层上。
47.根据权利要求46的装置，其特征为加热装置使焊料覆盖熔化，并使导电销钉与导电板之间进行有效地电和机械接触。
48.根据权利要求47的装置，其特征为在回流动炉中加热该装置。
全文摘要
一种具有多块导电板的配电系统，其中每块导电板包括接触盘排，接触盘由整体形成的导电线条电连接到其它接触盘上。这些导电板可以垂直堆叠，通过导电销钉使不同导电板上所选的接触盘之间具有电连接。绝缘材料选择地覆盖每个导电板，以避免不需要的电接触。
文档编号H02B1/40GK1157062SQ95194592
公开日1997年8月13日 申请日期1995年8月8日 优先权日1994年8月8日
发明者劳伦斯R·哈朴, 杰思克·科采恩思基, 威廉R·芭利, 阿伦·雷赛斯基 申请人:库珀工业公司