带有到柔性电路导体的连接部的电气端子的制作方法

带有到柔性电路导体的连接部的电气端子
相关申请的交叉引用
1.本技术要求2021年6月16日提交的美国临时申请号第63/211,265号的权益。上述申请的公开内容以其全文以参见的方式纳入本文。
技术领域
2.本技术总体上涉及电气连接器，并且更具体地，涉及用于带有到柔性电路(fc)导体的连接部的电气端子的系统和方法。


背景技术：

3.诸如车辆电气系统之类的电气系统可以包括经由电气连接器电气连接的不同类型的线材。一个示例电气系统包括一组一条或多条圆线，这些圆线经由电气连接器电气连接到诸如柔性印刷电路(fpc)之类的柔性电路(fc)的一组一条或多条导电电路迹线。用于将一条或多条圆线电气连接到柔性电路的一条或多条导电电路迹线的常规电气连接器利用垂直布置。虽然适用于一些应用，但这种垂直排列可能会为其他应用带来包装/空间问题。因此，虽然这些传统的电气系统为它们的预期目的工作良好，但在相关技术中存在改进的机会。
4.本文中所提供的背景描述是为了总体呈现本公开的上下文的目的。在此背景技术部段中所描述的范围内，目前指定的发明人的工作以及在提交申请时并不以其它方式指认为现有技术的说明书各方面，既不明显地也不隐含地被承认为反对本公开的现有技术。


技术实现要素：

5.根据本公开的一个方面，提出了一种电气连接器。在一个示例性实施方式中，电气连接器包括壳体和至少部分地设置在壳体中的端子，端子限定成组成角度的刀片式端子，并且构造成：(i)沿第一轴线电气连接到电气系统，以及(ii)电气连接到沿第二轴线布置的柔性电路(fc)的成组暴露的导电电路迹线，其中，在第一轴线和第二轴线之间限定锐角并且锐角对应于成组成角度的刀片式端子。
6.在一些实施方式中，成组成角度的刀片式端子经由焊接过程焊接到成组暴露的导电电路迹线，以在它们之间形成电气连接。在一些实施方式中，焊接过程是激光焊接。在一些实施方式中，每个成角度的刀片式端子包括电接触相应暴露的导电电路迹线的成组尖头。在一些实施方式中，成组尖头由在焊接过程中使用的焊接材料形成。
7.在一些实施方式中，与垂直连接(垂直连接部)相比，每个成角度的刀片式端子限定用于与相应暴露的导电电路迹线电接触的更大表面区域。在一些实施方式中，锐角提供电气系统、电气连接器和柔性电路的低轮廓安装布置。在一些实施方式中，电气系统是成组圆线或包括成组圆线的电气设备。在一些实施方式中，电气系统、电气连接器和柔性电路都是车辆电气系统的部件。
8.根据本公开的另一方面，提出了一种电气连接方法。在一个示例性实施方式中，该
方法包括提供壳体，提供至少部分地设置在壳体中的端子，该端子限定成组成角度的刀片式端子并且构造成：(i)沿第一轴线电气连接到电气系统，以及(ii)电气连接到沿第二轴线布置的柔性电路的成组暴露的导电电路迹线，其中，锐角限定在第一轴线和第二轴线之间并且对应于成组成角度的刀片式端子，将成组成角度的刀片式端子电气连接到柔性电路的成组暴露的导电电路迹线，并且将端子的相对端电气连接到电气系统。
9.在一些实施方式中，将成组成角度的刀片式端子电气连接到成组暴露的导电电路迹线包括：经由焊接过程将成组成角度的刀片式端子焊接到成组暴露的导电电路迹线，以在它们之间形成电气连接部。在一些实施方式中，焊接过程是激光焊接。在一些实施方式中，每个成角度的刀片式端子包括电接触相应暴露的导电电路迹线的成组尖头。在一些实施方式中，成组尖头由在焊接过程中使用的焊接材料形成。
10.在一些实施方式中，与垂直连接相比，每个成角度的刀片式端子限定用于与相应暴露的导电电路迹线电接触的更大表面区域。在一些实施方式中，锐角提供电气系统、电气连接器和柔性电路的低轮廓安装布置。在一些实施方式中，电气系统是成组圆线或包括成组圆线的电气设备。在一些实施方式中，电气系统、电气连接器和柔性电路都是车辆电气系统的部分。
11.根据本公开的又一方面，提出了一种车辆的电气系统。在一个示例性实施方式中，电气系统包括电气设备，该电气设备具有沿第一轴线布置的成组三条圆线、沿第二轴线布置的柔性电路，并且包括设置在绝缘层内的成组导电电路迹线，其中，绝缘层的至少一部分已被去除，从而提供成组暴露的导电电路迹线，以及至少部分地设置在壳体中的端子，端子限定形成成组成角度的刀片式端子的相对的第一端和第二端，并构造成电气连接到电气设备的成组三条圆线和柔性电路的成组暴露的导电电路迹线，其中，在第一轴线和第二轴线之间限定锐角，并且锐角对应于成组成角度的刀片式端子。
12.在一些实施方式中，电气设备是车辆传感器或致动器，并且其中，成组三条圆线对应于接地、电源和信号。
13.根据下文提供的具体实施方式，本公开的其它应用领领域将变得显而易见。应当理解，该具体实施方式和具体示例仅旨在用于说明的目的，并不旨在限制本公开的范围。
附图说明
14.通过具体实施方式和附图，将更加全面地理解本公开，附图中：
15.图1a示出了根据本公开的一些实施方式的用于将电气系统(例如，一条或多条圆线或电气设备)连接到柔性电路(fc)的暴露的导电电路迹线的示例电气连接器的视图；
16.图1b-1d示出了用于根据本公开的一些实施方式的图1的电气连接器的示例叉形端子构造；
17.图2a-2b示出了根据本公开的一些实施方式的图1的示例电气连接器的视图，其电气连接到两个不同的示例电气系统并且电气连接到一条或多条暴露的导电电路迹线；
18.图3示出了根据本公开的一些实施方式的在电气系统和柔性电路的一条或多条暴露的导电电路迹线之间形成电气连接部的示例方法的流程图；
19.图4示出了根据本公开的一些实施方式的具有示例车辆电气系统的示例车辆的功能框图；以及
20.图5a-5j示出了根据本公开的一些实施方式的用于将电气系统连接到柔性电路的暴露的导电电路迹线的示例电气连接器的替代实施例或特征。
具体实施方式
21.如前所述，用于将电气系统(例如，一条或多条圆线或电气设备)电气连接到柔性电路(fc)的一条或多条暴露的导电电路迹线的常规电气连接器利用垂直布置，其对于一些应用来说并不理想，因为它会产生包装/空间问题。因此，本文提出了改进的电气连接器和电气连接方法以及车辆电气系统。电气连接器包括端子，该端子至少部分地设置在壳体中并且构造成在一端处电气连接到电气系统(一条或多条圆线、电气设备等)并且在相对端处限定一组成角度的刀片式端子，其构造成电气连接到柔性电路的一组暴露的导电电路迹线(或多条迹线)。成角度的布置为锐角，这为各种部件提供低轮廓连接部和安装布置。车辆电气系统可以包括所有这些部件(例如，电气设备可以是车辆的传感器或致动器)。所提出的系统和方法总体上涉及使用独特的端子、连接器和柔性电路设计。
22.由于导体附连方法和连接器中的定向，这种端子设计可以允许使用更短的端子长度(利用新的连接器设计)。由于端子焊盘受限于端子基部的厚度或端子表面积的最小量的实际情况，因此端子设计允许最小中心线间距。同样，将端子设计为自动固定到塑料连接器/晶片中，从而便于自动焊接过程。端子也可以预先插入塑料连接器/晶片中，以促进这些自动化过程。例如，端子可以从连接器的前部/后部插入，通过过盈配合/弹簧锁定方法固定/锁定到位。端子焊接端可以设计有不同形状、尺寸和数量的突起，允许端子相对于柔性电路对准在正确的位置，并且这些突起可以提供足够或过量的基材以改善焊接可重复性。连接器/端子定向的独特之处还在于允许在车辆包装中简化焊接工具接近，并提供更长的端子表面(到柔性电路)焊接区域。对于密封连接，可以使用粘合垫和/或硅树脂密封件来实现密封，这取决于相关的经济性。柔性电路还可以设计成具有一个或多个相应的对准特征(孔、槽等)，其允许端子安装就位。考虑到手动/半自动/自动处理，连接器和柔性电路还可以具有补充特征以帮助正确定位/对齐。此外，连接器可以具有促进对准密封垫/密封件/部件的容易性的各种特征。最后，底盖/密封盖可能需要使柔性电路导电迹线分离的特征。
23.现在参考图1a和图4，示出了根据本公开的一些实施方式的用于将电气系统/设备408连接到柔性电路104的示例电气连接器100和车辆400的示例性车辆电气系统404的视图。柔性电路104包括设置在绝缘层112内的成组的(一条或多条)导电电路迹线108。绝缘层112的至少一部分被去除(例如，经由激光处理)以暴露该组导电电路迹线的相应部分(在下文中，“成组的暴露的导电电路迹线108”)。电气连接器104大致包括壳体116，该壳体116具有至少部分地设置在其中的端子120。端子120限定第一端124a和第二相对端124b。端子120在其第一端124a可电气连接到另一个电气系统/设备404。电气系统/设备的非限制性示例包括成组(一条或多条)圆线(圆导线)或车辆传感器/致动器，比如雷达(radar)/激光雷达传感器。端子120在其第二端124b处限定了成组成角度的刀片式端子128。如图所示，每个成角度的刀片式端子128构造成电接触并连接到相应暴露的导电电路迹线108。这些成角度的刀片式端子128提供更长的表面(即，更大的表面积)以允许简化的焊接工具接近和改进的焊接可重复性。
24.在一些实施例中，端子120是如图1b-1d所示的音叉式端子。在该构造中，端子120
通常可以包括一个或多个(例如，多个)中心部分136，其在一端处具有在顶部和底部夹持端子构件144a、144b之间的可选的对准/对齐特征140(例如，脊)，而在另一个相对端处具有一个或多个成角度的刀片式端子构件128，如图1b所示。顶部/底部夹持端子构件144a、144b构造成电气连接到其他电气系统404，比如夹紧在一条或多条相应的圆线或其他扁线导体或阳型刀片式端子上。在图1c中，示出了一个或多个成角度的刀片式端子128与柔性电路104的一条或多条相应导电电路迹线108之间的特定电气连接部相互作用。最后，在图1d中，示出了已插入电气连接器100的壳体116内的图1b-1c的端子120的示例截面。如图所示，利用靠近第二端124b的一个或多个成角度的刀片式端子128和靠近相对的第一端124a的顶部/底部夹持端子构件144a、144b，端子120已在壳体116内对准/对齐(例如，经由对准/对齐特征140)。应当理解，图1b-1c的构造仅是端子120及其在壳体116内的设置的示例构造，并且可以使用和实施其他合适的构造。
25.在一些实施方式中，每个成角度的刀片式端子128包括一个或多个突起或“尖头”132，其具有任何合适形状(圆形、方形等)，并且构造成使成角度的刀片式端子128与暴露的导电电路迹线108的位置对准。应当理解，当存在成组一个或多个尖头132时，互补的孔口形成在相应的一条或多条导电电路迹线108中，使得一个或多个尖头132插入穿过其中。在一个示例性实施方式中，这些尖头132由焊接材料形成，使得在焊接过程(例如，激光焊接)期间，能够在一个或多个成角度的刀片式端子128和一条或多条暴露的导电电路迹线108之间形成牢固的电气连接部。更具体地，可以提供更多的基部材料以提高焊接的可重复性。虽然可选的尖头132可用于定位/对准，但应理解，由壳体116限定的一个或多个特征(例如，凹口和带夹的盖)可用作替代或补充用于定位/对准的尖头132，如下面更详细讨论的。如图所示，端子120的第一端124a大致沿第一轴线136a布置，而端子120的一个或多个成角度的刀片式端子128大致沿第二轴线136b布置，在它们之间共同限定锐角140，以提供用于减小包装/尺寸的低轮廓连接/安装布置。与上述常规垂直(例如，自上而下)电气连接系统/方法相比，一个或多个成角度的刀片式端子128还提供用于与暴露的导电电路迹线108电气连接的更大表面积。
26.现在参考图2a-2b并继续参考图1和图4，示出了根据本公开的一些实施方式的电气连接到两个不同的示例电气系统204、254并电气连接到成组的一条或多条暴露的导电电路迹线108的示例电气连接器100的视图200、250。在图2a中，电气系统/设备204直接电气连接到端子120的第一端124a。在一些实施方式中，提供盖构件208以经由凹口212和夹子216将柔性电路104抵靠端子128的一个或多个成角度的刀片式端子120固定。可选的密封件220(粘合垫、硅树脂密封件、它们的组合等)也可以设置在它们之间，以提供密封的电气连接部(例如，无湿气)。较大的成角度的表面还允许在整体较短的连接器高度封装中有较宽的密封表面。在图2b中，成组(一条或多条)圆线254电气连接到端子120的第一端124a。类似于图2a，可以提供盖构件208以经由凹口212和夹子216将柔性电路104抵靠端子120的一个或多个成角度的刀片式端子128固定，并且还可以在它们之间设置可选的密封件220以提供密封的电气连接部。
27.图3示出了根据本公开的一些实施方式的在电气系统和柔性电路的一条或多条暴露的导电电路迹线之间形成电气连接部的示例方法300的流程图。虽然具体参考图1、图2a-2b和图4的部件，但是应当理解，该方法300可以适用于任何合适的电气系统的形成和电气
连接。在步骤304处，提供壳体116。在步骤308处，提供具有一个或多个成角度的刀片式端子128的端子120并将其至少部分地布置在壳体116内。在步骤312处，比如经由焊接过程将一个或多个成角度的刀片式端子128电气连接到一条或多条相应暴露的导电电路迹线108。在一个示例性实施方式中，该焊接过程是激光焊接过程以在其间提供牢固的电气连接部，并且如前所述，一个或多个尖头132可以由在该激光焊接过程期间可利用的焊接材料形成。最后，在步骤316处，端子120(在其第一端124a处)电气连接到另一个电气系统/设备404，比如车辆传感器/致动器。方法300然后结束或返回到步骤304。应当理解，本文描述的各个步骤可以由人工安装员、机器人安装器或它们的某种组合来执行。例如，激光焊接可由人工安装员执行，然后安装电气部件的其余步骤(例如，在车辆电气系统内)可由机器人安装器执行。
28.现在参考图5a-5j并且继续参考前面的附图，示出了根据本公开的一些实施方式的用于将电气系统404连接到柔性电路104的暴露的导电电路迹线108的示例电气连接器100的替代实施例或特征。如图5a-5c所示，柔性电路104可以在成角度的表面上方(图5a)、下方(图5b)或上方和下方(图5c)布置或连接。在图5c的实施例中，相对柔性电路104的一个或两个连接部可以被密封(例如，使用盖208和相应的密封构件)。保持器盖208可以可选地使柔性电路104在盖208的圆形边缘上弯曲以提供应力释放，从而防止柔性电路104从连接部切断。图5d-5e进一步示出了端子柱或尖头132和柔性电路104的导电迹线108中的相应孔/孔口，以及可以进一步促进对准柔性电路104的容易性的可选壳体特征(例如，圆形边缘构件)(例如，当柔性电路104如图所示的具有接触成角度的表面的较宽部分时)。在图5f中，盖208可能需要分离柔性电路导电迹线108的特征504。虽然连接器100在本文中被大体示出和描述为平行于或基本平行于柔性电路104的纵向轴线，但是应当理解，连接器100可以构造成相对于柔性电路104的纵向轴线成角度的连接部，如图5g所示。如前所述，密封特征是可选的，并且连接器100可以提供非密封连接部(参见图5h)，这对于不需要密封的较便宜的实施方式来说是理想的。在又一些实施例中，连接器100可以提供两个单独的(例如，堆叠的)连接部508a、508b，比如连接到同一个柔性电路104或另一柔性电路的两组单独的导电迹线108a、108b，如图5i所示。图5j另外示出了图5i的类似实施例，其具有相反的阳型/阴型连接构造。
29.提供了示例实施例，从而本公开将是彻底的，且将其范围完整地传达给本领域的技术人员。给出了各种具体细节、比如具体部件、设备和方法的示例，以提供对本公开的实施例的彻底理解。对于本领域技术人员显而易见的是，无须使用特定的细节，且示例实施例能以许多不同形式来实施，并且它们都不应被解释成限制本发明的范围。在一些示例实施例中，不对熟知的工艺、熟知的设备结构以及熟知的技术进行详细描述。
30.在此所使用的术语仅仅为了描述特定的示例实施例，而并不意在进行限制。如本文中所用，单数形式的“一”、“一个”和“该”也可意指包括复数形式，除非上下文明确地另作规定。术语“和/或”包括一个或多个相关联列出项目的任何和所有组合。术语“包括”、“包括有”、“包含”和“具有”是包含性的，因此指定存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或附加其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的一个或多个。除非明确地标识为执行顺序，否则本文描述的方法步骤、过程和操作不应被解释为必须要求它们以所讨论或示出的特定顺序执行。还应理解，可以采用附加或替代步骤。
31.尽管术语“第一”、“第二”、“第三”等在本文中可用于描述各种元件、部件、区域、层
和/或区段，但是这些元件、部件、区域、层和/或区段不应受到这些术语的限制。这些术语仅可用于区分一个元件、部件、区域、层或区段与另一区域、层或区段。除非上下文明确指出，否则本文中使用的诸如“第一”、“第二”和其他数字术语之类的术语并不暗示顺序或次序。因此，在不脱离示例实施例的教导的情况下，下面讨论的第一元件、部件、区域、层或区段可以被称为第二元件、部件、区域、层或区段。
32.上面描述的一些部分根据信息上的操作的算法和符号表示来呈现本文描述的技术。这些算法描述和表示是数据处理领域的技术人员用来最有效地向本领域的其它技术人员传达其工作实质的手段。这些操作虽然在功能上或逻辑上进行了描述，但应理解为由计算机程序实现。此外，在不失一般性的情况下，有时将这些操作布置称为模块或功能名称也证明是方便的。
33.以上对实施例的描述是为了说明和描述的目的而提供的。这不意在穷尽的或用以限制本发明。即使未明确地表示或描述，但特定实施例的个别元件或特征大体上并不限于该特定实施例，而是在能够应用时，是可互换的且可用于所选实施例中。这些元件或特征还可以许多方式改变。这种变化不应被认为脱离了本公开，而是所有这些修改意在包括于本公开的范围内。