特殊电气部件、印刷电路板组件和制造电器的方法与流程

本发明涉及具有焊接销的特殊电气部件，并且涉及包括此类连接到印刷电路板的特殊电气部件的印刷电路板组件。本发明还涉及电器和制造电器的方法。

背景技术：

已知的是，不适用于直接表面安装或使用标准取-放机器(例如出自asmassemblysystemsgmbh&co.kg的siplace机器)经由自动化通孔技术安装到印刷电路的特殊电气部件(也称为异型部件)具有用于将特殊电气部件连接到印刷电路板的焊接销。此类特殊电气部件可为例如电池或蓄电池、小dc马达或电气子组件。此类特殊电气部件可通过如下方式连接到印刷电路板：提供焊接销，所述焊接销围绕电路板弯曲，并且通过施加受热液体焊料连接到印刷电路板的金属化部分(所谓的焊料面)。此类已知的方法导致相对大的焊接连接部高度(当与典型的smt安装的部件高度相比时)，并且具体地焊接连接部高度不能够被精确地控制，因而导致高公差。这限制了电器的可能的设计，其中此类印刷电路板组件用作印刷电路板组件和例如电器外壳之间的顶部空间，所述顶部空间需要容纳焊接连接部的高度和该高度的公差高度。有时候甚至以小距离减小所需的顶部空间即可使新的设计成为可能，例如电动牙刷柄部的尤其细长的外壳。

因此本公开的目的是提供特殊电气部件、印刷电路板组件、电器和制造电器的方法，与通常通过已知技术所可能实现的情况相比，它们导致焊接连接部具有特殊电子部件和印刷电路板之间的较低的焊接连接部的高度公差。

技术实现要素：

根据一个方面，本公开提供了一种特殊电气部件诸如马达、蓄电池或电子组件，所述特殊电气部件具有至少一个焊接销，具体地至少两个焊接销，所述至少一个焊接销用于将特殊电气部件焊接到印刷电路板，其中所述至少一个焊接销具有连接端，所述连接端包括焊接销的自由端处的前部节段和与前部节段相邻的第一节段，其中前部节段的宽度小于第一节段的宽度，具体地其中前部节段的宽度比第一节段的宽度小至少25％，具体地小至少50％。

根据一个方面，本公开提供了印刷电路板组件，其具有印刷电路板和如本公开所提议的特殊电气部件，其中印刷电路板具有金属化通孔，其中焊接销的前部节段延伸穿过所述金属化通孔，并且其中焊接销由焊点连接到所述印刷电路板。

附图说明

将通过参考附图对示例性实施方案所作的详细说明来进一步阐明本公开。在附图中，

图1a为具有两个焊接销的特殊电气部件的示意图；

图1b为由图1a中的部分a所示的焊接销的连接部分的放大图；

图2为切穿印刷电路板组件的横截面的一部分，示出了焊接销的连接部分和印刷电路板之间的焊点和印刷电路板的另外的元件；

图3示出了印刷电路板组件的一个示例性实施方案的视图；并且

图4为包括如本文所提议的印刷电路板组件的示例性电器的示图。

具体实施方式

根据本公开的“特殊电气部件”(也称为异型部件)为如下电子部件，其既不是可smt安装的，也不是可通过标准取-放机器(例如出自asmassemblysystemsgmbh&co.kg的siplace机器)放置在印刷电路板(pcb)上的，具体地是由于所述特殊电气部件为沉重和/或大体积的和/或异型成形的以设置在托盘或带等之上。此类特殊电气部件的示例为适用于手持式电气装置的ac或dc马达、用于手持式电气装置的电池或蓄电池、用于手持式电气装置的充电线圈组件或用于手持式电气装置的电气子组件，诸如半成品(例如用于放置到电动牙刷柄部中的预装配的电动牙刷基础结构)。电气子组件可包括所述其它特殊电气部件中的一者或多者。根据本公开，特殊电气部件具有至少一个焊接销(具体地，特殊电气部件具有两个，三个，四个，五个，六个或甚至更多个焊接销)，所述焊接销用于将特殊电气部件与pcb连接。手持式电气装置可为电动修饰装置诸如电动剃刀或电动脱毛器、电动个人卫生装置诸如电动牙刷或电动牙线、电动工具、电动厨房装置等。

如本文所用，“印刷电路板组件”为与一个或若干特殊电气部件焊料连接的印刷电路板。

如本公开所提议的特殊电气部件具有至少一个焊接销(并且可具有具体地至少两个焊接销，它们可彼此平行地延伸)，其中所述至少一个焊接销的自由端具有连接端，所述连接端具有前部节段和被布置在前部节段后面(即远离自由端)的相邻的第一节段，其中第一节段比前部节段宽。第一节段可比前部节段宽至少33％，具体地其可为前部节段的至少两倍宽。连接端具体地为t形的，其中至少一个翼部节段从焊接销侧向突出。前部节段的侧向边缘和翼部节段的横向边缘可被布置成大于90度的角度，具体地被布置成至少92.5度的角度且任选地被布置成介于约95度和105度之间的角度。前部节段的侧向边缘具体地平行于焊接销的纵向延伸方向，使得翼部节段因而被布置成如同“吊挂肩部”。如下文所更详述，“吊挂肩部”翼部节段一方面提供大面积用于容纳多余焊料的，并且另一方面引导液体焊料远离印刷电路板。这可具体地由不延伸至连接端的窄侧的至少连接端的主表面(即前部节段的主表面和第一节段的主表面)的可焊接表面涂层(例如金属化物，包括例如镍、银、金或锡至少之一)来支撑。

在一些实施方案中，特殊电气部件具有至少两个焊接销，它们彼此平行地延伸。理想的是，焊接销的自由端终止于垂直于焊接销的纵向延伸方向延伸的平面中。由于特殊电气部件的尺寸的缘故，焊接销的自由端可定位在10mm或更大的距离处，其为用于焊接销的异常距离。由于制造公差的缘故，自由端可位于相对于纵向延伸方向的不同高度处。因此，在通过首先提供特殊电气部件，然后将具有至少两个通孔的印刷电路板(所述通孔设置在与焊接销的自由端的距离重合的距离处)推挤至焊接销的自由端上来装配印刷电路板组件的过程中，焊接销之一的一个第一节段(例如翼部节段的横向边缘)可能已经紧邻印刷电路板的后侧，而另一个焊接销的第一节段与印刷电路板的后侧相距一定距离。为了使所述两个焊接销的第一节段均在印刷电路板的后侧处邻接(以确保这两个前部节段均以预期长度延伸穿过通孔)，焊接销中的至少一个焊接销具有弹性节段，所述弹性节段具体地被实现为焊接销的类似于弹簧的变形。具体地，所述至少两个焊接销可各自具有此类弹性节段。然后印刷电路板可被推挤至所述两个焊接销的自由端上，直到这两个第一节段紧邻印刷电路板的后侧。这允许与这两个焊接销进行受控且因此可靠的连接。在一些实施方案中，至少两个特殊电气部件旨在与一个印刷电路板连接，并且特殊电气部件中的每个特殊电气部件具有包括弹性节段的至少一个焊接销。在一些实施方案中，至少两个特殊电气部件形成电气子组件，在将印刷电路板与电气子组件连接之前装配所述至少两个特殊电气部件(例如，将所述两个特殊电气部件各自安装到连接架上)。然后该电气子组件形成根据本公开的特殊电气部件。由于存在弹性节段，制造公差可由弹性节段平衡，并且不由前部节段的高长度平衡，这将导致前部节段的不受控高度刺穿pcb并因此导致焊料连接部的不受控高度。前部节段可因此被制备成如所需要的那样短，使得实现与印刷电路板的可靠的焊料连接，但其中印刷电路板的前侧(前部节段将在所述前侧上突起)上的焊料连接部的高度较低并且可控制。

图1a为根据本公开的示例性特殊电气部件1的示意图。特殊电气部件1具有主体10并且具有至少一个焊接销100，其中图1a示出了两个焊接销100。特殊电气部件的主体10可为适用于手持式电器诸如电动牙刷或脱毛器或电动剃刀，储能器诸如二次电池、充电线圈组件或电气子组件的dc马达。焊接销100旨在用于与印刷电路板(pcb)连接。在一些实施方案中，至少一个焊接销100具有弹性节段140(例如被实现为焊接销的类似于弹簧的变形)，所述弹性节段具体地用于容纳装配过程的公差，如先前的段落中大致所述。下文将参考图1b详细地讨论被布置在焊接销100的自由端处的连接端101，该图示出了示例性焊接销100的前区a的放大图(虚线所示)，其中所述前区包括连接端101。焊接销可具体地由具有可焊接表面涂层的导电金属片制成，如下文所详述。

图1b为由图1a中的虚线环a所示的示例性焊接销100的连接端101的放大图。焊接销100具有第一主表面102和与第一主表面102相背对的第二主表面103和窄侧104。在一些实施方案中，窄侧104已作过表面处理，使得焊料不与窄侧104连接。此外或另选地，主表面102或103中的至少一者可能已作过表面处理(例如金属化)以便改善与焊料的连接性。

焊接销100的连接端101包括前部节段110和第一节段120，它们相对于焊接销100的连接端101的长度延伸方向l连贯地布置。前部节段110具有宽度w1和高度h1(其中高度h1是沿长度延伸方向l测量的，并且宽度w1是沿垂直于长度延伸方向的方向测量的)。连接端101可由具有厚度d的导电金属片制成。前部节段110具有两个相背对的主表面111和112。沿长度延伸方向l被布置成相邻于前部节段110的为第一节段120，其具有大于前部节段110的宽度w1的宽度w2(例如大至少33％，具体地大至少100％)。第一节段120在此处具有侧向突出远离前部节段110的翼部节段124。在其它实施方案中，第一节段具有两个相背对的翼部节段，它们在焊接销的这两侧上突出。所述两个翼部节段可具有不同的形状，或者可具有相同但镜像的形状。前部节段110的侧向边缘113(所述侧向边缘基本上平行于长度延伸方向l)和翼部节段120的横向边缘123被布置成角度α，所述角度α可具体地大于90度，使得翼部节段124的横向边缘123相对于长度延伸方向l“吊挂着”。这可意味着翼部节段124的横向边缘123被布置成与垂直于长度延伸方向l的平面成角度β。如将结合图2所述的那样，翼部节段124的该“吊挂肩部”形状支持如下情况：尽管与例如ic部件的双列直插封装的焊接销相比，特殊电气部件1的焊接销100具有相对大的尺寸，但导电迹线仍然可紧邻通孔地布置在pcb上以用于对特殊电气部件进行焊料连接。角度α可具体地大于92.5度，并且可更具体地介于95度和105度之间(即角度β可为至少2.5度，并且可具体地介于5度和10度之间)。

焊接销100的连接端101的特定t形形状支持以下情况：前部节段将仅以预定长度延伸穿过pcb的通孔，因为横向边缘123的作用类似于邻接边缘。较大的角度α(或β)将趋于降低翼部节段的如下功能：用作止挡件以便实现前部节段穿过pcb的限定的长度延伸。另一方面，较小的角度将可能不允许将导电迹线紧邻通孔地布置在pcb的后侧上，如下文所更详述。

任选地，焊接销100的连接端101可包括相对于长度延伸方向l布置在第一节段后面的第二节段130，其中所述第二节段130可具有不同于第一节段110的宽度w2的宽度w3，具体地其中第二节段的宽度w3小于第一节段120的宽度w2。由于与第一节段120的宽度相比收窄了第二节段130的宽度，因此可实现如下情况：在焊接过程中经由前部节段110引入的热也加热第一节段120，使得液体焊料可在其固化之前附接到第一节段120的相当大部分区域。

片材料(焊接销100的连接端101可由所述片材料制成)的厚度d可在介于0.1mm和0.4mm之间的范围内，具体地在介于0.15mm至0.35mm之间的范围内。前部节段的高度h1取决于pcb的厚度并且取决于所预期的印刷电路板的前侧上方的突出部高度(参见图2)，例如介于0.3mm和1.2mm之间的突出部高度使得h1可在介于1.0mm和5.0mm之间的范围内。前部节段宽度w1可在介于0.5mm至1.7mm之间的范围内。第一节段的高度h2可在介于1.0mm和2.0mm之间的范围内。第一节段的宽度w2可在介于1.0mm至3.0mm之间的范围内。

焊接销100可由电镀镍的卷带例如出自companyhille&müllergmbh(düsseldorf,germany)的h2ddc04lc制成。

用于包括弹性节段的焊接销的可能的材料为例如不锈钢片，诸如x10crni18-8、普通钢片、黄铜片、青铜片、铜片或可通过冲切和弯曲机成形的任何其它金属片。焊接销的连接端的主表面可具体地具有可焊接表面金属化物(例如由ni/sn，ni/au，ni/ag或ni/agpd制成的金属化物)，其中所述表面金属化物因而不延伸至连接端的窄侧。

如前文所提及的，特殊电气部件1具体地不适用于表面安装技术(smt)，并且也不适用于标准通孔技术(tht)或孔中销技术(pih)。从制造观点来讲，特殊电气部件1可首先与其它部件装配在一起，然后将印刷电路板(pcb)与所述一个或多个焊接销100连接。至少在一种现有技术的实施方案中，将焊接销的前部部分弯曲并且随后焊接到pcb的前侧，这–如前文所提及的–不是可容易控制的自动化过程。所得焊接连接部一方面具有大于典型的表面安装的部件的高度。另一方面，焊接连接部的高度具有相对高的公差，这尤其是在边缘区域中需要在pcb和器具外壳之间预留一定的顶部空间，这就限制了设计的可能性。

图2为切穿印刷电路板组件200的一部分的横截面，所述部分包括印刷电路板210，表面安装的装置(smd)220可安装在所述印刷电路板上，并且印刷电路板组件200还包括如参考图1a所述的特殊电气部件。特殊电气部件包括带有连接端101的焊接销100，如已结合图1b所述。相同的参考标号用于连接端101的与图1b中部件相同的部件。图2示出了焊接销100的仅连接端101，其中连接端101的前部节段110从印刷电路板200的后侧212穿过通孔240被推挤至印刷电路板210的前侧211，使得在所示的实施方案中，第一节段的翼部节段124的横向边缘123邻接印刷电路板210的后侧212。焊接销100可具有如前所述的弹性节段，所述弹性节段可能在装配过程中已被压缩。通孔240具有表面金属化物241，其在前侧211上并且在印刷电路板210的后侧212上形成围绕通孔240的环，并且也覆盖通孔240的内壁。金属化环可具有约0.3mm至约1.5mm的宽度。在装配过程中已施加了液体焊料，使得焊料连接部250建立起来。焊料连接部250具有前侧部分251和后侧部分252。暗色区域259指示了焊料连接部250的后侧部分252的可能的尺寸。多余液体焊料已由焊接销100的前部节段110和通孔240之间的毛细管力输送远离前侧部分251。第一节段120的相对大的区域用来容纳大部分焊料，所述焊料因此不堆积在印刷电路板210的前侧211上，并且因此允许实现焊料连接部250的平坦的前侧部分251。焊接销100的前部节段110的突出高度hp可在约0.3mm至约1.2mm内。较低范围的值用来提供延伸超过pcb的前侧的足够长度的前部节段以允许焊接销与pcb的可靠连接。上部范围值在此处被选择成与设置在pcb的前侧上的部件(即表面安装的部件220)的典型高度重合。可根据设计需要来选择用于上部范围值的其它值，例如1.0mm,1.5mm或2.0mm。由于焊接销100的所述结构的缘故，能够可控制地实现突出高度hp。焊料连接部的高度hs约与前部节段110的突出高度hp相同，因为多余焊料朝印刷电路板210的后侧212被输送远离前侧211。由于第一节段120的吊挂肩部形状的缘故，并且也由于翼部节段124的小侧面123未经过表面金属化，因此焊料连接部250的后侧部分252在通孔240的后侧金属化环和翼部节段124之间形成回缩的焊料部分。这允许导电迹线230可被布置成紧邻通孔240，尽管存在焊接销100的连接端101的相对大的尺寸。导电迹线230的边缘和通孔240的金属化环的边缘之间的距离d1可小至0.3mm。

为了实现毛细管力，可选择通孔240的尺寸，使得焊接销100的居中定位的前部节段110和通孔240的内壁之间的距离为约或小于0.5mm，例如对于宽度w1为1mm的前部节段，可选择直径为1mm的圆形通孔，或者可选择短轴为1mm且长轴为2mm的伸长的通孔。

图3为印刷电路板组件200a的示图，其包括印刷电路板210a和特殊电气部件300a，所述特殊电气部件在此处为电气子组件。电气子组件300a包括基础结构310a和若干特殊电气部件1a,1b，其中第一特殊电气部件1a为充电线圈，并且第二特殊电气部件1b为可再充电蓄电池。特殊电气部件1a,1b可与基础结构310a连接，使得特殊电气部件的焊接销在限定的位置处彼此平行地突出。焊料连接部250a在印刷电路板的前侧210a上为可见的，其中特殊电气部件300a的焊接销与印刷电路板210a电连接。也可存在另外的异形部件，例如dc马达或专有部件。特殊电气部件1a,1b各自具有至少一个根据本公开的焊接销，并且具体地特殊电气部件各自具有至少两个根据本公开的焊接销。印刷电路板210a可包括一个或若干个smd部件220a。

图4为包括根据本公开的印刷电路板组件的示例性电器2的示图。电器在此处被实现为电动牙刷，但其可被实现为任何其它电器，诸如电动剃刀、脱毛器、电吹风、卷发器、直发器、电动厨房装置、电动工具等。

按以下步骤来制备包括如本文所提议的印刷电路板组件的电器：

-提供如本公开所提议的特殊电气部件；

-提供具有至少一个金属化通孔的印刷电路板，所述至少一个金属化通孔具有如下尺寸，所述尺寸被选择成使得在特殊电气部件的焊接销和通孔之间产生毛细管力，所述毛细管力足够强以将多余液体焊料从印刷电路板的前侧输送至后侧(如前文所提及的，通孔的尺度可按如下方式设定：焊接销的居中定位的前部节段和通孔的所述一个或多个内壁之间的距离为约或小于0.5mm)；

-穿过通孔将所述至少一个焊接销的前部节段从印刷电路板的后侧推挤至印刷电路板的前侧，直到前部节段刺穿前侧至少约0.3mm且任选地小于1.2mm；以及

-通过在通孔的位置处将液体焊料施加到印刷电路板的前侧上而将焊接销连接到印刷电路板。

制造方法可包括以下步骤中的一者或多者：

-在连接步骤中，通过毛细管力穿过通孔朝焊接销的第一节段输送多余焊料，所述毛细管力在通孔和在通孔内延伸的焊接销的前部节段之间产生；

-在穿过通孔推挤焊接销的前部节段的步骤中，推挤前部节段，直到第一节段的横向边缘接触印刷电路板的后侧；

-在相对于彼此固定的位置处提供至少两个特殊电气部件，并且提供带有至少两个金属化通孔的印刷电路板，所述金属化通孔在它们的距离上重合于焊接销的距离。

本文所公开的量纲和数值不应被理解为严格限于所述确切数值。相反，除非另外指明，否则每个这样的量纲旨在表示所述值以及围绕该值功能上等同的范围。例如，公开为“40mm”的量纲旨在表示“约40mm”。