电连接器套件、电子部件以及组装方法与流程

本发明涉及用于电子部件、且尤其用于电感式接近传感器的电连接器套件。此外，本发明涉及制造这样的电子部件的组装方法。

背景技术：

根据本发明的原理可以有利地用于电感式传感器，并且特别地用于接近传感器。电感式传感器为本领域熟知，并且通常包括绕铁氧体芯缠绕且用于形成振荡器的线圈。电感式接近传感器包括电路板，该电路板装备有集成电路，例如电子分析单元和放大电路。当金属物体接近传感器时，振荡器失谐并由此可以产生响应于接近的物体的信号。这样的电感式接近传感器以批量生产制造的部件，且因此组装必须是简单且成本有效的。

通常，传感器的全部部件集成在细长的壳体内：传感器线圈布置在传感器的前端处，而用于将传感器连接到外部电子部件的外围接触元件(即，插头连接器或电引线)布置在传感器的相对的后端处。电路载体(通常为印刷电路板(pcb))载有传感器电子器件并且电连接到外围接接触元件。

对于用形成外围接接触元件的插头连接器装备工业传感器，存在不同的概念。常规插头连接器被拧或按压到壳体中，并且然后可以通过导电引线被连接到pcb，导电引线为手动焊接的。可替代地，柔性印刷电路板可以直接焊接到插头连接器。最后，常规插头连接器可以与连接到pcb的边缘连接器和线缆组装。特别地，后者的变体具有需要许多空间的缺点。

还已知直接将插头连接器组装在pcb上，并且将pcb与插头连接器安装在壳体中，使得插头连接器保持为经由壳体中的适当开口而是可接近的。

根据又一常规布置，多个接触销独立地组装在pcb上，并且允许其穿过壳体中的相应的支撑结构延伸到外侧。

最后，已知通过包覆模制技术在壳体处形成插头连接器，并且通过引线框架接触pcb，引线框架按压到pcb中或焊接到pcb。

一些应用要求传感器装备有适当长度的线缆(所谓的尾线(pigtail))而不是插头连接器。首先可以将这样的线缆手动焊接到印刷电路板。其次，线缆可以设置有边缘连接器，该边缘连接器更确切地为占据空间的概念。通过提供附加的包覆模制步骤，常规线缆连接实现传感器部件的密封包封以及必要的应力缓解。可替代地，线缆密封套(gland)(也称为pg(panzergewinde)，螺纹配合)通常用于提供密封和应力缓解。

在制造这样的电感式传感器时，期望在组装过程内的尽可能晚的时刻引入关于特定外围接触元件的差别，并且优选地没有手动焊接步骤。因此本发明的根本目标是提供用于电路载体的电连接器套件，其提供电路载体的特别鲁棒并且可靠的电接触，并且由此插头连接器或线缆的组装被推迟到制造过程中的较晚的组装步骤。

技术实现要素：

此目标通过独立权利要求的主题实现。本发明的有利实施例为若干从属权利要求的主题。

本发明所基于的构思在于提供用于具有至少一个接口元件的电路载体的电连接器套件，所述至少一个接口元件可附接到电路载体并且具有用于接触电路载体上的至少一个导电引线的至少一个内部接触件、且还包括用于接触外围连接器的电连接接口，可以推迟关于特定外围连接器的决定，直到最终制造步骤中的一个。根据本发明，套件包括至少一个第一和第二外围连接器的组，所述至少一个第一和第二外围连接器每个可连接到接口元件的连接接口。第一和第二外围连接器特征在于不同的外围接触元件，诸如插头连接器或电引线，用于接触外部电子部件。为了将接口元件连接到电路载体，可以采用可靠的自动化技术。因此，电路板与外围连接器之间的连接远比手动地焊接的连接更可靠。

根据本发明的有利实施例，第一外围连接器的外围接触区域包括插头连接器，例如阳插头连接器，其可以连接到属于外部电子部件的配对阴插头连接器。第二外围连接器可以包括作为其外围接触元件的电引线，以形成尾线。由此，可以容易地满足关于特定类型的外围接触元件的全部需求。

根据本发明，或者接口元件可以被设置为与第一和第二外围连接器分开的零件，或者可以对于第一和第二外围连接器中的每一个设置一个接口元件。当将接口元件设计为分开的零件时，其可以例如被制造为表面安装装置(smd：surfacemountdevice)部件，该表面安装装置部件在将印刷电路板组装在壳体内之前直接安装在印刷电路板上。因此，可以在接口元件与pcb之间建立特别良好地限定的和鲁棒的连接。

可替代地，第一和第二外围连接器中的每一个可以设置有接口元件。这样的构造例如与接口元件和pcb之间的边缘夹持电接触件组合是有利的。对此变体，当编制根据本发明的电连接器套件时，接口元件已经与相应的第一和第二外围连接器组装。此构造的其他优点可见于，在组装传感器的设施处必须储存和处理的分开的零件较少。

为了将第一或第二外围连接器牢固地固定在接口元件和/或电路载体处，可以在外围连接器处设置锁定器件。锁定器件可以例如包括卡扣配合连接件。根据本发明，该卡扣配合连接件不必可拆卸，因为一旦传感器被组装，其通常不需要被再拆散。有利地，在设置于外围连接器处的卡扣配合钩与设置于传感器的壳体处的配对凹部之间建立卡扣配合连接。

接口元件可以以各种不同方式附接到电路载体。通过将接口元件形成为例如通过回流焊连接到电路载体的表面安装装置(smd)部件，可以实现特别地节约空间的布置。此外，焊接连接提供尤其鲁棒的和低欧姆的电接触。可替代地，接口元件还可以通过压配合连接附接到印刷电路板。此外，当将接口元件与第一和第二外围连接器中的每一个预组装时，将接口元件连接到电路载体的尤其简单和可靠的方式是设置导电弹簧接触件，用于通过压配合而连接到布置在电路载体处的边缘的接触件。通过提供相应的引导器件，可以确保接口元件与电路载体的正确配对。

根据本发明，可以在外围连接器处设置密封器件，使得在组装外围连接器之后，电子电路的壳体以不透水且防尘的方式密封。因此，包覆模制(“灌封”)不再是强制性的。然而，对于某些应用，用铸模树脂来填充壳体仍是有用的。在该情况下且当使用弹簧接触件时，铸模树脂可进入弹簧接触件与电路载体之间，由此使电接触劣化。可以显示出，通过在接口元件处设置保护内部接触件免受灌封材料的侵入的保护盖，可以避免此影响。

本发明的优点可以最佳地用于具有壳体的电子部件，该壳体具有基本上圆柱形的外壳，该外壳至少部分地包围电路载体。第一和第二外围连接器可以形成为盖以将壳封闭，使得有效地保护电子电路免受潮湿和灰尘的进入。此外，圆柱形外壳可以至少部分地由导电材料(例如金属)形成，使得其提供传感器电子器件对抗干扰信号的屏蔽。

圆柱形外壳可以还包括附加的电绝缘端帽，用于接收第一或第二外围连接器。这样的端帽可以含有传感器专用显示和输入器件，例如发光二极管、电位计和/或按键。

用于组装根据本发明的电子部件的方法包括以下步骤：将接口元件附接到电路载体，使得至少一个内部接触件与所述电路载体上的至少一个导电引线接触，所述接口元件还包括用于接触外围连接器的电连接接口。所述方法还包括以下步骤：将第一或第二外围连接器连接到所述连接接口，其中第一和第二外围连接器具有用于与外部电子部件接触的彼此不同的外围接触元件。特别地，插头连接器或电引线可由此在组装过程趋于结束的瞬间附接到电子部件。

根据本发明的这两个步骤的顺序取决于接口元件的特定实施例。特别地，对于形成为smd部件或装备有压配合销的接口元件，接口元件必须在附接外围连接器之前安装在电路载体处。另一方面，对于具有接口元件处的夹持弹簧接触件的实施例，在将每个外围连接器安装在电路载体处之前在每个外围连接器处提供这样的接口元件是有利的。

任意情况下，可以推迟对将哪种外围连接器安装在传感器部件处的选择，直到最终的组装步骤。

在前面，总是参考与传感器、且特别是与电感式接近传感器一起使用的电连接器套件。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，根据本发明的构思也可以用于任意其他类型的传感器或普遍用于其他电子部件，包括需要外围接触元件以将电子部件连接到外部电子部件的电路载体。

附图说明

附图并入本说明书中且形成其一部分，以图示本发明的若干实施例。这些附图与说明书一同起到解释本发明的原理的作用。附图仅为图示如何实现和使用本发明的优选的和可替代的示例的目的，并且不理解为将本发明仅限制为图示和描述的实施例。此外，实施例的若干方面可以单独地或以不同组合形成根据本发明的方案。从下面对本发明各种实施例的具体的描述，其他特征和优点将变得显而易见，如附图中所示，其中相同的附图标记指代相同元件，并且其中：

图1示意性地示出了根据本发明的具有外围插头连接器的电感式接近传感器的截面图；

图2示意性地示出了根据本发明的具有外围尾线引线的电感式接近传感器的截面图；

图3示出了用于组装根据图1和图2的布置的第一组装步骤；

图4示出了用于组装根据图1和图2的布置的又一组装步骤；

图5示出了用于组装根据图1和图2的布置的又一组装步骤；

图6示出了用于组装根据图1和图2的布置的又一组装步骤；

图7示出了根据本发明的外围插头连接器和接口元件的立体图；

图8示出了旋转90°的图7的布置；

图9示意性示出了图7的布置的电路载体的位置；

图10示出了旋转180°的图9的布置；

图11示出了没有保护盖的图7的布置；

图12示出了在旋转的位置中的图11的布置；

图13示出了根据图7的外围插头连接器和接口元件的立体分解图；

图14示出了根据本发明的外围尾线连接器和接口元件的立体图；

图15示出了在旋转的位置中的图14的布置；

图16示出了分解图中的图16的布置；

图17示出了图14的布置的又一部分分解的图；

图18示出了根据本发明的外围线缆连接器和接口元件的立体图；

图19示出了旋转180°的图18的布置；

图20示出了分解图中的图18的布置；

图21示出了根据又一实施例的具有接口元件的外围线缆连接器的立体图；

图22示出了旋转90°的图21的布置；

图23示出了在其他旋转视图中的图21的布置；

图24示出了根据又一实施例的外围插头连接器的立体图；

图25示出了要与根据图24连接的外围插头连接的接口元件；

图26示出了被连接之前的图25的所属的外围插头连接器和图25的接口元件；

图27示出了分解图中的图21的布置；

图28示出了采用根据图25的接口元件的外围插头连接器的实施例；

图29示出了旋转90°的图28的布置；

图30示出了分解图中的图28的布置；

图31示出了制造图25的接口元件的组装步骤；

图32示出了制造图25的接口元件的最终步骤。

具体实施方式

现将参考附图更详细地解释本发明。

现参考图1，示出使用根据本发明的电连接器套件组装电子部件100(尤其是传感器)。传感器100包括电路板102，其例如为本领域技术人员已知的印刷电路板(pcb)。电路板102载有电子部件(此图中未示出)和换能器元件，诸如在传感器100为电感式接近开关情况下的传感器线圈。壳体104包围电路板102和其上组装的部件。

根据本发明，接口元件106安装在电路载体102上。接口元件106通过至少一个内部接触件108电连接到电路载体102。在该情况下，在接口元件106处设置多个内部接触件108，其中每一个连接到连接接口110。

连接接口110形成为或者与如图1所示的外围插头连接器112连接，或者连接到如图2所示的外围引线连接器114。当然，本发明还覆盖可以如何形成外围连接器的任意其他适当替代方式。例如，外围插头连接器112可以形成为符合根据“connectorsforelectronicequipment-productrequirements-part2-101:circularconnectors-detailspecificationform12connectorswithscrew-locking”(iec61076-2-101：2012)标准的m125位公连接器(m125-positionmaleconnector)。在塑料帽118的外侧处设置相应的螺纹116，用于机械地固定所属的配对连接器。

锁定器件120被设置为在接口元件106处并且因此也在pcb102处机械地固定外围连接器112。如图1示意性地示出的，锁定器件120包括环形或钩形卡入式连接器。根据本发明，在外围连接器已经组装之后，此卡扣配合连接件不必是可释放的。

有利地通过压配合连接件形成接口元件106与外围连接器112或114之间的连接接口110。可以例如通过回流焊来建立接口元件106与pcb102上的导电轨道之间的电连接。特别地，接口元件106可以形成为smd(表面安装装置)部件。然而，对于本领域技术人员，在此处清楚的是也可以采用接触pcb102的其他适当方式。

根据图1至图6所示的实施例，pcb102安装在m12、m18或m30金属壳体104内。这样的金属壳体具有的优点在于保护壳体104内侧的电子电路对抗来自外侧的干扰信号。由两个分开的零件(即细长的金属外壳122和分开的塑料帽118)形成壳体104具有的优点在于，可以容易地将用于显示和控制元件的较复杂的几何结构与屏蔽结构组合。塑料帽118可以例如形成为注塑模制零件。

图2示出了相同的电子部件100，其与图1的布置相比未装备外围插头连接器112，但具有外围引线连接器114。此不同的外围连接器114载有线缆124，并且传感器100因此形成所谓的尾线。还应注意，线缆124的另一端可以载有用于接触外部器件(附图中未示出)的任意适当连接器。线缆124可以为扁平柔性线缆、同轴线缆或如对于接触外部装置所需的任意其他电引线。

图3至图6图示了使用根据本发明的电连接器套件的组装方法的示例性实施例。如图3所示，根据本发明的第一实施例，电路载体102装备有接口元件106。内部接触件108例如通过回流焊来连接到电路载体102上的电引线。如图4所示，在沿着电子部件的纵轴的方向126上将具有组装的接口元件106的印刷电路板102插入到基本上圆柱形的金属外壳122中。金属外壳122具有用于引导和保持pcb102的适当的引导器件(附图中未示出)。

在接下来的步骤(见图5)中，沿着与电子部件的纵轴对应的相同方向126将塑料帽118插入。如将从下面的附图变得更加显而易见的，塑料端帽118包括圆周肩128，用于与外围连接器112、114的锁定机构120相互作用。

图6示出了组装过程中确定电子部件100是装备有外围插头连接器112还是装备有外围导线连接器114时的点。根据本发明，电连接器套件除包括接口元件106之外，还包括至少一个第一和第二外围连接器112、114的组，所述至少一个第一和第二外围连接器选择性地可以连接到接口元件106。如附图所示，可以将插头连接器112或具有线缆124的导线连接器114附接到接口元件106。

沿着电子部件100的纵轴插入相应的外围连接器112、114。圆周卡扣配合元件被设置为锁定机构120，并且以基本上不可逆的方式与端帽118处的肩128接合。除图6所示的外围连接器112、114之外，当然还有其他外围连接器可以为电连接器套件的部分。例如，可以设置用于无线连接的器件、插头连接器插口或其他类型的销连接器。

在图6所示的实施例中，外围连接器112、114装备有压配合接触件130，其将相应的外围连接器112、114连接到接口元件106的连接接口110。然而，也可以使用邻接弹簧接触件取代压配合接触件130。

可以将相应的外围连接器112、114与塑料端帽118之间的连接设计为使得壳体104以不透水且防尘的方式封闭。可替代地，也可以执行附加的浇铸步骤，用于密封该布置。

将参考图7至图20描述本发明的又一有利实施例。此实施例与之前的实施例主要不同之处在于，接口元件106首先连接到外围连接器112、114中的每一个，并且当组装外围连接器112、114时，在同一步骤中建立接口元件106与电路载体102之间的连接。

此实施例具有的优点在于，首先减少了属于电连接器套件的零散的零件的量，其次属于线束(harnessing)和外围接触件的专属部件在更晚的加工顺序中被引入到制造电子传感器部件的过程中。

图7至图10示出了具有附接的接口元件106的外围插头连接器112。根据该特定实施例，将接口元件106形成为以夹持方式与pcb102接合。为此，接口元件106包括弹簧接触件132，其与印刷电路板102上设置的接触区域(附图中未示出)接合。

卡扣配合凸起134形成在外围插头连接器112的外侧处，用于与在传感器壳体处设置的所属的凹部或肩接合。此外，在最终安装状态下，环形垫圈136将壳体与插入的外围插头连接器112之间的机械接口密封。

弹簧接触件132被推到印刷电路板102之上，并且由于接触件132的弹力建立电接触。这些力主要被取向为与插入方向126交叉。然而，当通过将铸造树脂填充到壳体(附图中未示出)中来包覆模制电路载体102时，电绝缘材料可能进入弹簧接触件132与印刷电路板102之间，由此使电接触的质量劣化。因此，接口元件106包括盖138，用于保护弹簧接触件132对抗铸造树脂的进入。优选地，盖138由弹性材料制造，使得其在填充入铸造树脂之前处于与pcb102的紧密接触。

图11和图12示出了没有盖138的接口元件106的接触区域。

图13示出了形成图7的布置的部件的分解图。特别地，接口元件106包括弹簧接触件132，弹簧接触件132组装在接触件载体140中。为了形成朝向外围插头连接器112的连接接口110，弹簧接触件132连接到中间电路板142。中间电路板142具有金属化的接触开口144(通孔)，用于接收弹簧接触件132。此外，中间电路板142设置有第二多个金属化开口146(通孔)，其接收外围插头连接器112的插头连接器销148。在中间电路板142中设置导电路径(附图中未示出)，其将通孔144、146互连，并且由此将弹簧接触件132与所属连接器销148电连接。

如已经提到的，垫圈136(其要布置在凹槽150中)将壳体与接口元件106之间的接口密封。

图14至图17示出了属于与图7至图13中所示的插头连接器112相同的连接器套件的所属外围导线连接器。

如图14和图15中可见，朝向pcb102的接口是相同的，并且示出了弹簧接触件132，弹簧接触件132通过从边缘处的两侧对其夹持来接触pcb102。弹性保护盖138被设置防止铸模树脂通过毛细作用力吸入到pcb102与弹簧接触件132之间的微小间隙中。

与图7至图13所示的外围插头连接器112相比，外围导线连接器114包括多个具有导电芯的电绝缘线152。线152可以或者作为单个引线附接到外围导线连接器114，或者可以形成带状线缆。尽管图13中示出的具有中间电路板142的布置也可以用于制造图14和图15的外围引线连接器114，直接将线152连接到弹簧接触件132是更有效的。此实施例在图16和图17中示出。特别地，弹簧接触件132具有绝缘位移端子154，用于切割线152的绝缘体并电连接线152的导电芯。

图18至图20中图示了具有附接的接口元件106的又一外围导线连接器114。根据此实施例，引出的线缆124被张力释放件156保护。此外，张力释放件156由弹性材料形成，并且包括可替代垫圈136的密封缘边158。

图20图示了将线缆124的线附接到弹簧接触件132的又一可行方式。根据此实施例，弹簧接触体件具有用于附接线缆的单独线的夹持区域164。为了制造图18所示的布置，线的端部(图20中未示出)首先从它们的绝缘体剥出，然后每个被单独地夹持到一个弹簧接触件132。弹簧接触件132然后被布置在保持器162中并且被插入到接触体载体140中。接下来，附接保护盖138和张力释放件156。此布置提供与接口元件106组合的外围插头连接器112。

图21至图32图示了根据本发明的连接器套件的又一有利实施例。图21至图27涉及外围引线连接器114，而图28至图30示出了对应的外围插头连接器112。图31和图32图示了接口元件106的组装。

如图21所示，线152通过夹持连接件164附接到外围引线连接器114。接口元件106包括内部接触件108，其焊接到设置于pcb102处的相应的接触垫166。如从图25变得更显而易见的，接口元件106包括电绝缘本体168和多个内部接触件108，多个内部接触件108提供用于外围插头连接器112的连接接口110。外围插头连接器的电绝缘壳体170具有插座172，eon(针眼式，eye-of-the-needle)接触件174可以穿过插座172插入。图26示出了在插在一起之前的布置。

图27在分解图中图示了接口元件106如何用其eon接触件174来接触外围引线连接器114。相似于图13中所示的实施例，在外围连接器的壳体170内设置中间电路板142。线152通过夹持连接件164固定到其他eon接触件176。在接口元件106焊接到pcb102之后，其被安装在壳体(如图5所示)内。通过将线152附接在包含于壳体170内的中间电路板142处，来组装外围引线连接器114。最后，通过将引线连接器114部分地插入到壳体104中，来将外围引线连接器114连接到eon接触件174。

图28至图30图示了对应的外围插头连接器112。插头连接器112的构造相似于引线连接器114的设计，除了壳体被形成为保持通过eon接触件178连接到中间电路板142的插头连接器销148。外围连接器112的连接器壳体180具有用于接收接口元件106的接触件174的相同的插座172。中间电路板142内设置的适当的线提供了内部接触件108与销148之间的连接。

最后，图31和图32，图示了接口元件106的制造，其具有可焊接的内部接触件108和在连接接口110处的针眼式接触件174。

首先，eon接触件174被制造与内部接触件108为单个零件。这些接触件然后被布置在电绝缘本体182中。盖182安装在本体168上，以便将接触件固定在本体处，并且超声焊接步骤(由箭头184图示)将盖182连接到本体168。

根据本发明的用于电路载体102的电连接器套件包括至少一个接口元件106、以及包括外围插头连接器112与外围引线连接器114中的至少一个。因此，当组装电子部件(诸如电感式接近开关)时，可以在组装过程趋于结束时决定是需要安装引线连接器还是插头连接器的决定。本领域技术人员将明白，其他外围连接器当然也可以与所述电连接器套件一起设置。

在描述本发明的语境中的术语不定冠词和定冠词“一”和“一个”以及相似指代的使用(尤其是在所附权利要求的语境中)理解为覆盖单数和复数，除非本文中另有指明或清楚地与语境矛盾。术语“包括”“具有”“包含”以及“含有”理解为开放式术语(即，指“包含但不限于”)，除非另有指明。本文中对值的范围的列举仅意图充当单独指代落入所述范围内的每个单独值的快捷方法，除非本文中另有指明，并且每个单独的值被并入说明书中，如同其在本文中单独地列举。可以以任意适当顺序执行本文描述的全部方法，除非本文中另有指明或清楚地与语境矛盾。本文中提供的任意和全部示例、或示例性语言(例如“诸如”)的使用，仅意图更好地阐述本发明，而不对本发明的范围造成限制，除非另有指明。本说明书中的全部语言都不应理解为将任何未要求保护的元件指示为对于本发明的实践是必要的。

本文描述了示例性实施例。在阅读前述的说明书时，这些实施例的变体对本领域普通技术人员将变得显而易见。(一个或多个)发明人期望技术人员视情况而采用这样的变体，并且(一个或多个)发明人意图以除本文中具体描述之外的方式实践本发明。特别地，附图仅将电感式传感器示出为根据本发明的电子部件。然而，根据本发明的构思当然适用于其中在组装过程后期电路载体要装备有外围插头连接器或外围输出引线的任意其他配置。

相应地，本发明包括所附权利要求中列举的主题的如相关法律允许的全部修改体和等同体。此外，上述元件以其全部可形变体的任意组合被本发明包含，除非本文中另有指明或与上下文清楚地矛盾。

附图标记