将基板固定于壳体的连接装置的制作方法

本发明涉及一种将基板固定于壳体的连接装置。

背景技术：

市面上流行的绝大多数电子设备都需要在其壳体内部固定诸如印刷线路板之类的基板，从而将各种电子元器件集成在相对较小的空间内。出于节约成本的考虑，目前普遍采用螺钉将基板固定于壳体上。

然而，由于螺钉连接属于刚性连接，基板与壳体的固定孔之间不存在任何间隙，因此在电子设备所处的环境温度发生较大变化时，基板内部会产生形变应力。如果基板长度较长或面积较大的话，所产生的应力会相应增大。如果环境温度变化剧烈的话，基板上焊接的电子元器件的焊锡会因为达到疲劳极限而松脱，导致电子元器件从基板上掉落，影响电子设备的正常使用。

为此，已经提出一种利用弹性连接装置对诸如印刷线路板之类的基板进行固定的方案，以消除前述应力变化的不利影响。

例如，在中国实用新型专利cn201700112u中公开了一种印刷线路板的弹性连接装置。该弹性连接装置包括：两个软性衬垫，每个软性衬垫包括两个夹持部，每个夹持部两端分别设有一通孔，印刷线路板的两侧分别夹持在软性衬垫之一的两个夹持部之间，每个软性衬垫夹持在前盖和后盖之间；两个衬垫固定座，每个衬垫固定座两端分别设有穿透衬垫固定座的柱体，各衬垫固定座设置于印刷线路板靠近前盖的一侧，且夹持于软性衬垫之一的一个夹持部与印刷线路板之间，各柱体穿设于对应的软性衬垫的通孔内。

但是，上述类型的弹性连接装置虽然能够解决基板内产生的形变应力过大的问题，但与螺钉连接此类刚性连接相比，上述弹性连接装置所能提供的固定保持力并不充分，其主要起到的作用是消除基板震动。

又比如中国实用新型专利申请cn201080033756.6，该专利申请在承载基板的框体上冲压出多个卡口结构，基板沿其平面方向插入框体结构，并且在垂直于其平面的方向上被固定。然而，该专利申请在消除基板内的形变应力和确保高保持力这两个方面均不够理想，而且在基板固定在金属板上时，由于接触或螺钉固定所产生的金属碎屑而导致短路问题的出现。

为此，目前急需设计一种改进的将基板固定于壳体的连接装置，该连接装置在有效固定基板的同时能够最大程度地消除基板内因温度变化而产生的形变应力。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种在有效固定基板的同时能够最大程度地消除基板内因温度变化而产生的形变应力的连接装置。

根据本发明的第一方面涉及一种将基板固定于壳体的连接装置，该连接装置的主体由弹性体构成，并且具有匹配于设置在壳体上的槽的形状，连接装置上开设有供基板插入的切口，其中，在切口的上侧和/或下侧沿平行于基板的方向开设有至少一个孔。

利用上述连接装置，在增大对基板的固定保持力的同时，还能够减少连接装置的主体的整体变形量，从而最大程度地消除基板内因温度变化而产生的形变应力，防止基板上焊接的电子元器件的焊锡因为达到疲劳极限而松脱的风险。

根据本发明的第二方面在于：在本发明的第一方面的基础上，在切口的上侧和下侧沿平行于基板的方向可以分别开设有三个孔。

根据本发明的第三方面在于：在本发明的第二方面的基础上，孔与切口之间可以通过薄壁间隔开。

根据本发明的第四方面在于：在本发明的第二方面的基础上，切口的上侧或下侧的孔可以为矩形，这些孔可以并排布置且彼此之间通过薄壁间隔开。

上述技术方案的优点在于：通过改变孔的数量，可以借此改变各孔之间薄壁的尺寸，从而对施加到基板上的力进行合理调整。

根据本发明的第五方面在于：在本发明的第一方面的基础上，在连接装置的主体中沿基板的平面方向还可以开设有主侧孔，该主侧孔的侧面之一与切口的内侧之间可以通过主限位薄壁间隔开。

根据本发明的第六方面在于：在本发明的第五方面的基础上，从主体的横截面方向看，主侧孔可以呈正六边形形状。

根据本发明的第七方面在于：在本发明的第五方面的基础上，在连接装置的主体中沿平行于基板的方向可以进一步开设有至少一个副侧孔，副侧孔的侧面之一与主侧孔的另一相对侧之间可以通过副限位薄壁间隔开。

根据本发明的第八方面在于：在本发明的第七方面的基础上，从主体的横截面方向看，副侧孔可以呈正六边形形状。

上述技术方案的优点在于：通过在切口根部形成薄壁，能够时切口在受到向内压力时易于向内压紧，且在受到向外拉力时不易于向外张开。这样，能够进一步增大对于基板的固定保持力。

根据本发明的第九方面在于：在本发明的第八方面的基础上，副侧孔的尺寸可以小于主侧孔的尺寸。

根据本发明的第十方面在于：在本发明的第八方面的基础上，副侧孔共有两个，在主体中沿平行于基板的方向分别设置在其中心相对于基板的平面方向具有60°夹角的位置。

上述技术方案的优点在于：通过改变副侧孔的形状和尺寸，能够控制副侧孔与主侧孔之间薄壁的相应形状和尺寸，从而控制该薄壁的变形并减少连接装置的主体的整体变形量。

附图说明

为了进一步说明本发明的将基板固定于壳体的连接装置的结构及其工作原理，下面将结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明，其中：

图1是安装了四个本发明的连接装置的壳体的俯视图，其中该壳体被剖切开以示出设置在其中的、用于容纳本发明的连接装置的楔形槽的构造；

图2是本发明的连接装置的剖视图，其中基板插入在该连接装置的切口中，而连接装置容纳在壳体的楔形槽中；

图3示出了该连接装置在壳体的楔形槽内的受力示意图；

图4是传统的连接装置的横截面示意图，其中供基板插入的切口呈现矩形形状；

图5是本发明的连接装置的第一比较例的横截面示意图，其中切口与基板的接触表面形成有齿形结构；

图6以放大的方式示出将基板插入图5中的连接装置的齿形切口的受力状态；

图7是本发明的连接装置的第一较佳实施例的横截面示意图，其中供基板插入的切口的上侧和下侧沿平行于基板的方向分别开设有三个孔；

图8是本发明的连接装置的第一替代实施例的横截面示意图，其中供基板插入的切口的上侧和下侧沿平行于基板的方向分别开设有五个孔；

图9以放大的方式示出了开设在图7和8的连接装置中的矩形孔；

图10和11分别示出了图9中的矩形孔的其它变型；

图12是本发明的连接装置的第二比较例的横截面示意图，其中在连接装置的主体中沿基板的平面方向开设有主侧孔，该主侧孔与切口之间彼此连通；

图13是本发明的连接装置的第三比较例的横截面示意图，该其中主侧孔与切口之间由薄壁间隔开；

图14以放大的方式示出了图13中的薄壁受力形变的状态；

图15是本发明的连接装置的第二较佳实施例的横截面示意图，除了主侧孔之外，在连接装置的主体中沿平行于基板的方向还开设有两个副侧孔，图中的箭头示出了将基板插入切口之后主侧孔的受力状态；

图16和17示出了图15中的副侧孔的两个变型，其中副侧孔的形状不同于图15中的副侧孔的形状；以及

图18示出了图15中的副侧孔的又一个变型，其中副侧孔的尺寸不同于主侧孔的尺寸。

附图标记

1壳体

1-1楔形槽

2主体

2-1切口

2-2孔

2-3主侧孔

2-4副侧孔

2-5主限位薄壁

2-6副限位薄壁

2-7楔形尾部

3基板

4盖子

具体实施方式

下面结合附图说明本发明的将基板固定于壳体的连接装置的结构及其工作原理。

图1是要将基板(图1中未示出)连接于其上的中空壳体1的俯视图。可以看到，在壳体1的中空内部的两侧各自开设有两个楔形槽1-1，也就是说，在壳体1的中空内部总共开设有四个楔形槽1-1。较佳地是，每个楔形槽1-1均靠近壳体1的角部之一，这样可以更加稳固地固定基板。

将基板固定于壳体的连接装置的主体2大致呈矩形，但在其插入开设在壳体1上的楔形槽1-1的一侧设置有楔形尾部2-7，其形状与楔形槽1-1相匹配。通过上述结构，可以防止连接装置在嵌入楔形槽1-1之后从该楔形槽1-1中松脱，并进一步导致安装于其上的基板掉落或滑脱。

当然，对于本领域的普通技术人员来说，可以想到的是将上述楔形槽和楔形尾部设计为其它形状，只要能够确保连接装置可以嵌入在槽中而不松脱即可。这样的变型均落入本发明的保护范围之内。

易于理解的是，连接装置的主体2由弹性体构成，例如，橡胶、尼龙、苯乙烯、氯乙烯类、聚氨酯类、聚酰胺类等。这些的变型也均落入本发明的保护范围之内。

图2是本发明的连接装置的剖视图。如图2所示，在一个示例中，主体2的高度可以设置成与盖子4和壳体1的高度过盈配合。

另外，连接装置的主体2可以在与楔形尾部2-7相对一侧开设有纵向贯通主体2的狭长切口2-1。该切口2-1可供基板3插入。这样，在将基板3依次插入每个连接装置的切口2-1之后，基板3可以相对牢固地安装在壳体1的中空内部，然后可将盖子4盖在壳体1的顶部，以使基板3隐蔽在壳体1内部而免受外界影响或干扰。

本申请的发明人在经过大量实验之后发现，如果在连接装置的切口2-1的上侧和/或下侧沿平行于基板的方向开设有一个或多个孔2-2的话，在切口2-1附近的弹性材料在沿基板3的平面方向较容易移动，而在垂直于基板3的方向较不易移动。

这里需要说明的是，所谓“上侧”和“下侧”是相对于连接装置的切口2-1在图2中所示方位而言，本领域的普通技术人员可以在公知范畴内更改连接装置的安装方向，孔2-2的方位将随着连接装置安装方向的变化而变化，这对于本领域的普通技术人员来说是众所周知的。

请参见图3，该图示出了连接装置的主体2在壳体1的楔形槽1-1内的受力示意图。可以看到，在插入基板3时，切口2-1所产生的夹持力(如图3中的实心箭头所示)是由于基板3与切口2-1之间的配合、以及盖子4与壳体1之间的紧固力施加在主体2上所产生的。

图4至7示出了对传统的连接装置的切口进行改进从而获得本发明技术构思的推导过程，其中图4是传统的连接装置的横截面示意图，其中切口呈现矩形形状；图5是本发明的连接装置的第一比较例的横截面示意图，其中切口与基板的接触表面形成有齿形结构；图6以放大的方式示出齿形切口的受力状态；以及图7是本发明的连接装置的第一较佳实施例的横截面示意图，其中切口的上侧和下侧沿平行于基板的方向分别开设有三个孔。

如图4所示，传统的连接装置的矩形切口确实可以夹持基板3，但是基板3在受热膨胀或遇冷收缩时，所产生摩擦力会紧紧作用于切口2-1的接触表面。由于矩形切口的接触表面是相对平滑的，因此不利于应力释放。

因此，考虑将切口2-1与基板3的接触表面做成带有若干个齿形结构(即，齿状接触部位)的齿形切口(参见图5)。将该示例与图4所示的传统连接装置进行比较，可以发现，当基板3由于温度变化而发生膨胀或收缩时，基板3在摩擦力的作用下不与齿状接触部位产生相对滑动，而是在摩擦力的剪切应力作用下发生弯曲变形。

如图6的放大示意图所示，基板3在受热膨胀时，主要的变形方向是沿水平方向的膨胀，即基板3朝着图6中的箭头方向拉伸。此时，接触表面中的齿状接触部位会发生弯曲变形，其变形的方向如图6中虚线所示(为便于示意，接触部位的变形程度有所夸大，但并不影响本技术领域的普通技术人员对于本发明的理解)。虽然图6中仅仅示出了切口上侧的接触部位的变形情况，但切口下侧的接触部位的变形情况与之类似，此处不再赘述。

由于制造上的差异，以及配合上的公差，每个齿状接触部位与基板3之间的摩擦力会有差异。如果其中有一个齿的摩擦力过小，在基板3发生膨胀或收缩时，齿状接触部位与基板3有可能会发生相对滑动，这种情况是要尽量避免的。因此，发明人在图5所述的第一比较例的基础上，将切口2-1上下两侧的齿状接触部位做成平面，使得齿状接触部位变成为矩形孔，换句话说，使得矩形孔与切口2-1之间通过薄壁间隔开。如图7所示，切口2-1与基板3的接触表面是整个平面，而不是几个点。作为本发明的第一较佳实施例，切口上侧和下侧的矩形孔并排布置且彼此之间通过薄壁间隔成三个矩形孔。此时，由于矩形孔的作用，接触表面与基板3在摩擦力作用下不会发生相对滑动，而是由各个孔之间的薄壁发生弯曲变形。这样，施加于基板3的夹持力与图3相比将大为增加，从而增强连接装置对于基板3的保持牢固度。

图8是图7中的连接装置的替代实施例。与图7中的第一较佳实施例相比，图8中的第一替代实施例的不同之处在于矩形孔2-2的数量。具体地说，供基板3插入的切口2-1的上侧和下侧沿平行于基板3的方向各自开设有五个矩形孔，而不是图7中的三个矩形孔。通过改变矩形孔的数量，可以改变矩形孔2-2之间的薄壁尺寸，从而对基板的施压状态进行适当调节。当然，其它数量的矩形孔也是可行，这些变型都将落在本发明的保护范围之内。

图9以放大的方式示出了连接装置中的矩形孔2-2，而图10和11分别示出了图9中的矩形孔2-2的其它变型。如图所示，与图9中的矩形孔相比，图10中的孔在靠近接触表面的一端形成为圆弧形状。与图10中的孔相比，图11中的孔在远离接触表面的一端形成为酒杯的弧形凸缘状。

通过改变孔的形状，可以相应地改变孔之间薄壁的形状和尺寸，从而改变基板3膨胀或收缩时的变形，以及基板3与切口接触部位的弹性变形。这样，可以适用于变形量不同的场合。

基板3的厚度、尺寸和材质以及使用环境温度的上下极限都会影响基板3的膨胀幅度。由于连接装置的本体通过薄壁的变形来吸收基板的变形，因此改变孔的形状并借此改变各薄壁的形状，就可以吸收不同极限的变形量。

图12和13是本发明的连接装置的第二和第三比较例的横截面示意图。虽然本发明的连接装置的第一较佳实施例与传统的连接装置相比有效地增加了切口2-1对于基板3的夹持力，但为了进一步增大该夹持力，考虑在第一较佳实施例的基础上，要求切口2-1在本体处能以较小的阻力向内闭合。因此，切口2-1的两侧需要有一个较薄的部位。如图12所示，可以将连接装置的本体内部做成中空形状，并且使该中空部与切口2-1连通。此时，切口可以比较容易向内压紧，但同时也相对容易向外分开。

为此，考虑利用薄壁将该中空部与切口2-1隔开，换句话说，在切口的内侧或根部形成连接批层，从而将切口的上下两部分连接在一起。那么，在受到向内的压力时，能和图12的比较例一样易于向内压紧，但在受到向外的力时，则不易向外分开。这是因为，连接切口根部上下端的薄壁或批层，会在压力作用下扭曲，并在拉力作用下拉伸。在一定范围内，同等位移所需要的作用力明显不同，所需的压力较小而拉力则较大。

请参见图14，其中以放大的方式示出了图13中的薄壁或批层受力形变的状态。当切口向内受到压缩变形时，薄壁或批层不会单单以压缩的形式变形，而是呈弯曲变形(如图中的虚线所示)。因此在变形时，同等位移量比拉伸所需的力更少。如果改变批层的截面形状，还能进一步控制弯曲变形的方向和角度，从而获得期望的技术效果。

图12和13中的矩形孔2-2存在以下弊端：当矩形孔的宽度较大时，本体在切口处能获得足够的变形空间，但是在非切口处、尤其是矩形孔的上下两边容易发生变形，导致本体整体发生变形。另一方面，当矩形孔的宽度较小时，本体的整体变形较小，但在切口处的变形空间也相应变小，不利于本体的装配。

因此，发明人通过实验进一步发现，用三个上下对称分布的侧孔来替代单个矩形孔是一种比较简单的方案。该方案既能够在切口处提供足够的变形，同时切口的变形、尤其是向外变形将受到三个薄壁的约束，因此本体的整体变形是十分有限的。

图15是本发明的连接装置的第二较佳实施例的横截面示意图。可以看到，在连接装置的主体2中沿基板3的平面方向开设有主侧孔2-3。在该较佳实施例中，主侧孔2-3呈现为正六边形的形状。虽然其它形状的主侧孔也适用于本发明，但经过实验发现，将主侧孔设置为正六边形能够最大程度地抑制本体的整体变形。

在图15中，由于主侧孔2-3为正六边形的形状，从本体的横截面方向看，该主侧孔具有六条侧边，其中最靠近切口内侧的一条侧边与切口内侧之间通过主限位薄壁2-5间隔开(如图15中处于中间水平位置的箭头所示)。

除了主侧孔2-3之外，在连接装置的主体2中沿平行于基板3的方向还开设有两个副侧孔2-4。如图15所示，副侧孔2-4也可以设置为正六边形的形状。为此，在该较佳实施例中，两个副侧孔2-4可以分别设置在其中心相对于基板的平面方向具有60°夹角的位置，且从本体的横截面方向看，副侧孔2-4的侧面之一与主侧孔2-3的另一侧面之间通过副限位薄壁2-6间隔开。

上面列举的副侧孔类型，是通过改变副侧孔的形状来控制副侧孔与主侧孔之间的薄壁所发生的变形，使得连接装置的主体的整体变形量减小。在使用不同柔韧度和不同弹性的材料来制作主体时，只需要改变其中的部分结构即可达到期望的目的，而不需要对主体进行重新设计。

另外，还可以通过改变副侧孔的大小和位置来调节两个副侧孔与主侧孔之间的两个薄壁的大小及形状，借此获得足够大的、在切口张开时产生的阻力，使得切口易于向内压紧且不易于向外扩张。

具体来说，图16和17示出了图15中的副侧孔2-4的两个变型，可以看到，这两个变型对图15中的副侧孔的形状进行了修改，其中图16将两个副侧孔远离主侧孔的两条侧边更改为一条侧边，而图17将两个副侧孔的六条侧边中的四条侧边更改为一段圆弧。对于本领域的普通技术人员易于理解的是，诸如此类对于副侧孔形状的变化都应当落入本发明的保护范围之内。

图18示出了图15中的副侧孔2-4的又一个变型，可以看到，该变型对图15中的副侧孔的尺寸进行了修改，将其尺寸修改为小于主侧孔的尺寸。同样，诸如此类对于副侧孔尺寸的变化也应落入本发明的保护范围之内。

虽然以上结合了较佳实施例对本发明的结构和工作原理进行了说明，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，上述示例仅是用来说明的，而不能作为对本发明的限制。因此，可以在权利要求书的实质精神范围内对本发明进行修改和变型，这些修改和变型都将落在本发明的权利要求书所要求的范围之内。