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对置于手表型电子装置中的印刷电路板的接地连接

阅读：188发布：2021-02-24

IPRDB可以提供对置于手表型电子装置中的印刷电路板的接地连接专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种戴在手腕上的电子仪表，包括外壳(2)，该外壳(2)的至少一部分(4)是导电的，并且在该外壳(2)中装有电子模块(6)，所述电子模块(6)包括印刷电路板(60)和用于给电子模块供电的电源(10)。印刷电路板(60)在其周缘上具有与外壳(2)的导电部分(4)接触的机械接触区，并且包括传导路径(65)，该传导路径沿机械接触区上的印刷电路板的周缘延伸，并且与外壳(2)的导电部分(4)建立电接触。该电子仪表还提供设有接地平面(22)的天线(20)，其中传导路径(65)在沿基本为天线(20)的接地平面的扩展面中延伸的方向上将该接地平面(22)电连接到外壳(2)的传导路径(4)，以提高天线(20)的接收灵敏度。，下面是对置于手表型电子装置中的印刷电路板的接地连接专利的具体信息内容。

1.一种手表，其包括外壳(2)，所述外壳的至少一部分是导电的，并 且所述外壳中容纳电子模块(6)，所述电子模块(6)包括印刷电路板(60) 和为所述电子模块供电的电源(10)，所述手表还包括具有接地平面(22) 的天线(20)，所述印刷电路板(60)在其周缘具有与外壳(2)的所述外 壳(2)的所述导电部分(4)接触的机械接触区，其特征在于，所述天线(20)和所述接地平面(22)被设置到所述印 刷电路板(60)的顶表面，所述顶表面被设置在所述手表的显示装置(5) 的一侧上；以及，所述印刷电路板(60)包括传导路径(65)，所述传导 路径延伸在所述机械接触区上的所述印刷电路板的周缘处，并且一方面与 所述外壳(2)的所述导电部分(4)建立电接触，另一方面与所述接地平 面(22)建立电接触，以便在围绕所述接地平面(22)的方向上扩大所述 天线(20)的所述接地平面，所述扩大位于包含所述天线(20)的所述接 地平面(22)的平面中。

2.根据权利要求1所述的手表，其特征在于，所述天线(20)是微 带天线，其包括被设置为平行于所述接地平面(22)的发射元件(21)。

3.根据权利要求1或2中所述的手表，其特征在于，所述手表包括 由可压缩材料制成的导电带(45)，其被插入到所述机械接触区上的所述 外壳(2)的所述导电部分(4)与所述传导路径(65)之间。

4.根据权利要求3所述的手表，其特征在于，所述导电带(45)被 压缩在所述传导路径(65)与被设置在所述外壳(2)的所述导电部分(4) 上的凸肩(40)之间。

5.根据权利要求4所述的手表，其特征在于，所述手表还包括支撑 元件(70，75)，其在压缩所述导电带(45)的所述印刷电路板(60)的 所述周缘的若干点上施加压力。

6.根据权利要求3所述的手表，其特征在于，所述导电带(45)是 导电弹性体。

7.根据权利要求1所述的手表，其特征在于，所述传导路径(65) 被设置在所述印刷电路板(60)的第一表面上，并且通过镀金属孔(80) 被电连接到所述电子模块(6)的其它传导路径。

8.根据权利要求1所述的手表，其特征在于，所述外壳(2)的所 述导电部分(4)被电连接到所述电源(10)的确定电势的极上，所述外壳 (2)的所述导电部分(4)用于通过所述传导路径(65)将所述确定电势 施加到所述电子模块(6)上。

9.根据权利要求1所述的手表，其特征在于，所述外壳(2)的所 述导电部分(4)通过所述传导路径(65)被施加确定的电势。

10.根据权利要求1所述的手表，其特征在于，所述传导路径(65) 在所述印刷电路板(60)的整个周缘上延伸。

11.根据权利要求1所述的手表，其特征在于，所述传导路径(65) 在邻近所述接地平面(22)的所述印刷电路板(60)的周缘的至少一部分 上延伸。

说明书全文

技术领域

本发明总体涉及对便携式仪表中的电子模块的电连接。本发明尤其涉 及戴在手腕上的电子仪表，该电子仪表包括外壳，所述外壳的至少一部分 是导电的，并且在该外壳中装有电子模块，该电子模块包括印刷电路板和 用于给电子模块供电的电源。尤其是，本发明涉及这样的电子仪表，所述 电子仪表还包括具有接地平面的天线。

背景技术

采用类似于手表的形式的戴在手腕上的电子仪表是众所周知的。符合 上述定义的这种电子仪表的具体实例也是公知的。
例如，欧洲专利1274150A1提出，可以采用手表形式的便携电子仪 表，其外壳的一部分可以由导电金属材料制成，这种电子仪表还包括用于 接收卫星定位信号的天线。根据该方案，电子模块不直接位于外壳的导电 部分内，而是位于由塑料材料制成的组件中，电子模块以常规方式通过导 电接触带或凸缘由电源供电。注意到，天线(微带或平板天线包括通过电 介质与接地平面分开的发射元件)位于这样的元件上，所述元件形成恰好 适合外壳的玻璃框并由电介质材料制成。
P.-A.Farine及其同事Asulab S.A.的名为″GPS Watch-Une montreà quartz analogique équipée d′un récepteur GPS àtrès faible consommation″(European Chronometry Congress，CEC 2000，Session 7， Communiation 19，Geneva，2000年9月28、29日)和″GPS Watch-An analogue watch inclu ding a very low power GPS receiver″(ION GPS 2000 Conference，Salt Lake City，UT，美国，2000年9月19-22日)的文章也描 述了采用手表形式的电子仪表，其包括外壳，外壳中容纳了电源、具体具 有微带天线和卫星定位接收器的电子模块以及模拟和数字显示装置。在这 种情况下，外壳的一部分为后盖的中间部分，其也能够由导电金属材料制 成，然而，将非金属玻璃框安装在天线之上的仪表的顶部上。如同在上述 EP专利1274150A1中所公开的方案，电子模块由电源通过导电接触带 或凸缘供电。根据该方案，注意，微带天线直接位于电子模块的印刷电路 板上，微带天线的接地平面在所述印刷电路板上形成。
为了全面列出本领域的状态，还应列举欧洲专利1134837A1，其中 公开了一种包括由于其特定外形而所谓的倒L型天线或倒F型天线的便携 电子仪表。将这种天线的接地平面设置在电子模块的印刷电路板的顶表面。 在如该文献所述将外壳的侧部和顶部形成为整体的情况下，所述仪表的结 构要求使用电介质材料来制造容纳电子模块的外壳。电子模块同样由电源 通过导电接触带或凸缘供电。需要强调，所述电子仪表具有由金属材料制 成的后盖，所述后盖被电连接到确定的电势，在该情况中为电源的正电势。 值得一提的是，该电连接具有允许增大天线的接地平面表面的优点，具体 而言，通过戴该仪表的人的身体，提高了天线的灵敏度。
因此，在上述实例中，应当注意，电子模块通常这样被供电，其中由 电源通过一组导电接触带或凸缘，将电源的两极电连接到通常设置在电子 模块的印刷电路板上的导电供电路径组上。
当希望设计上述类型的电子仪表、并使其可以适配到其的至少部分(例 如金属)导电的外壳中时，公知的是，还希望将所述导电部分的电势固定， 而不是任其改变。从而，通常通过电连接到电源的一极来固定所述导电部 分的电势，例如电连接到接地电势或其它电源电势。所述电连接可以这样 实现，或者通过将所述部分直接连接到电源的对应极上，或者同样通过导 电接触带或凸缘。例如，欧洲专利1134837A1提出通过接触带来实现金 属后盖到电源正极的连接。
使用导电接触带或凸缘来确保电子模块和/或外壳的部分到电源的电 连接经常会具有局限性，特别是在组装便携仪表时。本发明的一个目的是 提出一种方案，用于将对这些电连接的制造以及组装仪表的操作简化到一 定程度。
在其中仪表结合具有接地平面的天线的更具体的实施例的范围中，发 现一种通过扩大天线在简化电连接上的接地平面来提高天线灵敏度的解决 方案，所述扩大主要位于包含天线接地平面的平面上。由于上述后一特征， 本发明中对天线灵敏度的改善优于现有技术。

发明内容

本发明涉及便携电子仪表或装置，其特征在独立权利要求1中给出。
因此，根据本发明，印刷电路板在其周缘具有与外壳的导电部分的机 械接触区，并包括在机械接触区上延伸在印刷电路板的周缘处的传导路径， 以便允许建立与外壳的导电部分的电接触。
根据本发明的优选实施例，延伸在印刷电路板周缘处的传导路径将天 线的接地平面电连接到外壳的导电部分。该连接确保了天线接地平面的扩 大和天线接收灵敏度的增强。
根据特别有利的变化，将由可压缩材料(最好是导电弹性体)制成的 导电带插入到机械接触区上外壳的导电部分和传导路径之间。优选将该导 电带压缩在传导路径和设置在外壳的导电部分上的凸肩之间。此外，为了 促进组件的良好的机械稳定性和外壳导电部分与电子模块之间的良好的电 接触，仪表中可以包括支撑元件，所述支撑元件向压缩导电带的印刷电路 板周缘的若干点施加压力。
其它有利的变化构成了所附权利要求书的主题。

附图说明

通过阅读下列对只是非限制地示例给出的、以及附图示出的本发明的 实施例的详细描述，本发明的其它特征和优点将变得更清楚，其中：
图1示出了采用与手表相似形式、并形成本发明实施例的戴在手腕上 的电子仪表的总平面图；
图2是图1的电子仪表沿着平行于仪表的6点钟-12点钟轴线的横截 线A-A的局部截面图；
图3是图2的在印刷电路板周缘和外壳之间的机械接触区上的截面放 大图；
图4是图1的电子仪表沿平行于仪表的9点钟-3点钟轴线的横截线 B-B的另一局部截面图；
图5是所述电子仪表的平面图，其中未示出仪表的顶部和显示装置的 部分。

具体实施方式

根据本发明的第一实施例，图1示出了电子仪表或装置的平面图，其 整体用标号1来表示。这种装置有利地采用手表的形式，并装有天线20(图 1中以虚线示出)，其与被容纳于电子仪表1中的电子模块(参考图2中 的6和图3)电连接。在本实施例的范围内，使天线20可以接收由一个或 若干个远程发射源发射的射频信号。更具体地说，天线20容易接收卫星定 位和导航信号，例如来自美国卫星定位系统NAVSTAR的GPS信号或其 它来自类似系统的定位信号，所述系统例如俄罗斯GLONASS系统或未来 的欧洲卫星定位和导航系统GALILEO。
电子仪表1具有与常规手表相似的整体外观，并且除了天线20外，还 包括外壳2、附接到外壳2的表带(未示出)、玻璃3，在其下将显示装置 5设置为封装在外壳2中、以及控制组件(未示出)。在该情况下，显示 装置5包括模拟显示器(具体可以是常规时间显示器)，其包括相对于表 盘53移动的两个指针51、52；以及数字显示器55，例如液晶显示器。从 显示器和用户界面方面考虑，这种电子仪表相当于在上述背景技术中提到 的P.-A.Farine及其同事的两篇文章中所描述的。在任何情况中，应当认 为图中所示的结构仅仅是说明性的而不是限制性的。
图2示出了图1的电子仪表沿着平行于仪表6点钟-12点钟轴线、并 穿过仪表1的中心的横截线A-A的局部横截面。同样示出了外壳2、玻璃 3、表盘53，其中指针51、52相对于其旋转、以及设置在表盘53下的天 线20。如图所示，电子仪表还包括电子模块6，所述电子模块6包括印刷 电路板60(优选为多层电路板)，在所述印刷电路板上安装有仪表的多个 电子和电元件(包括电动机50，其轴用来驱动指针51、52)以及具体为电 子模块6和显示装置5供电的电源10。该电源10可以由常规电池、可再 充电的蓄电池或者任何其它适合的电源构成。
如图2所示，将天线20直接置于表盘53下的玻璃3和显示装置5一 侧的印刷电路板60的顶表面。外壳2由两部分构成，第一部分构成外部壳 体或背盖-中间部分4，第二部分构成支持玻璃3的玻璃框7，所述玻璃框 7被安装到外部壳体4上。由于在该实例中将天线20设置在外壳2中，因 此用所谓不干扰天线工作的材料制成部分覆盖天线20的玻璃框7、表盘53 以及指针51、52，所述材料例如塑料材料(指针51、52也可以到达不覆 盖天线的角度位置)。例如，外部壳体4由导电材料制成，有利地由金属 (例如钢或铝)制成，或由具有外部导电涂层的基底材料制成。
如图2所示，印刷电路板60在其周缘具有与外壳2的导电部分接触的 机械接触区，在该实例中就是与外部壳体4接触。具体地说，外部壳体4 包括在其上放置印刷电路板60的周缘的凸肩40。
在图中所示的实施例中，天线20是基本平行六面体形的微带天线(或 平板天线)，包括发射元件21，其通过例如由陶瓷材料制成的电介质25 与接地平面22分开。天线20的体积通常是大约13×13×4mm3的量级。 发射元件21由位于电介质25顶部上的基本矩形的导体元件构成。发射元 件21通常通过导体(未示出)连接到电路上，所述导体穿过电介质25连 接到印刷电路板60上的相应路径。天线的接地平面22由附贴在印刷电路 板60顶表面上的导电表面(例如金属喷涂)构成。天线接地平面22的表 面区域通常比发射元件21大。
通常试图最大化接地表面22的表面区域，但是所述接地平面22的区 域受到电子模块6上的靠近天线20的电部件和电子部件的限制。在该情况 中，将用于驱动指针51、52的电机50设置为靠近天线20。从而，实际中， 使接地表面的尺寸如所需的一样大而不影响电子仪表1的总尺寸是不可能 的。由于这些限制，优选使用多层印刷电路板60的中间层，用于在其中设 置额外的接地层，所述接地层通过例如镀金属的孔连接到其它层和天线20 的接地平面22。
图3是图2的截面的在印刷电路板60周缘和外壳2的导电部分之间的 机械接触区的放大图。在该图中，示出天线20的接地平面22的部分位于 印刷电路板60的顶表面上，以及镀金属孔80穿过印刷电路板60的多层(在 这里是6层)。将要提到，如这样在印刷电路板60上制造多个镀金属孔， 不仅是为了确保接地，而且还用来确保电部件和电子部件与电子模块6的 多个路径之间的连接，所述电子模块6的路径被设置在印刷电路板60的中 间层中。注意，镀金属孔80的尺寸与印刷电路板60的中间层或导电层的 厚度没有按比例地示出。
如图3所示，并参考图2，将传导路径65设置在印刷电路板60的底 表面上，并通过镀金属孔80(或通过分布在电子模块6中的其它孔)将其 电连接到天线20的接地平面22上。将该传导路径设置在印刷电路板60 的周缘，并尤其在印刷电路板60和设置在外壳的外部壳体4上的凸肩40 之间的机械接触区域中。尽管可以考虑在周缘的一个或若干个点阻断传导 路径65，但是优选使所述传导路径65在印刷电路板60的基本整个周缘上 延伸。将路径65设置在印刷电路板的实际整个周缘的益处在于，可以改善 与外壳2的导电部分的电接触质量。此外，这种解决方案有助于改善对本 例中位于电子模块6底表面上的部件的屏蔽(为了简化，图中没有示出这 些部件)。
可选的是，对于外壳2的结构，外部壳体4可以不是全部由导电材料 制成。实际上，可以使用塑料材料进行模制，然后可以使用导电涂料涂覆 至少接触区域，以便在外部壳体4和印刷电路板60上的传导路径65之间 建立电连接。还可以提供其它适当的结构，以确保电连接功能，而不脱离 本发明的范围，例如具有两部分的外部壳体的实施例，即第一部分基本对 应后盖，其由塑料材料制成，而第二部分基本对应中间部分，其由导电材 料制成。
通常，将至少传导路径65设置在印刷电路板60的这样的区域中是非 常方便的，所述区域基本位于天线的接地平面的直接延伸上，以便改善天 线的灵敏度。
优选，如图所示，将由可压缩材料制成的导电带45插入到外壳2的导 电部分和传导路径65之间的机械接触区上。可以先验地设想省略整个导电 带45。但是为了确保路径65和导电的外部壳体4之间高质量的电接触和 适当的维护，使用导电带45是优选的。导电带45可以有利地由制成接合 体形状的导电弹性体制成，所述接合体被插入到凸肩40和印刷电路板60 之间、或者可选地在装配电子模块6前被直接设置在凸肩40上。
为了进一步改善电子模块6和外壳2的导电部分之间的机械和电接触 的质量和强度，在压缩导电带45的印刷电路板60周缘的若干个点设置支 撑元件来施加压力也是优选的。由图4可见，所示的实施例包括用标号70 表示的这样的支撑元件，其被设置在玻璃框7下的印刷电路板60的顶表面。 该支撑元件70包括底座75，该底座75邻近压缩导电带45的印刷电路板 60的周缘。该底座75可以固定印刷电路板60的周缘，所述印刷电路板60 的周缘通常可以具有较小的厚度，从而具有一定的弹性。
可以将支撑元件70简单地插入到电子模块6和玻璃框7之间，并从而 将其靠到电子模块6上或者例如通过用螺丝固定直接固定到后盖-中间部 分4上。或者，也可以这样理解，可以调整玻璃框7使其直接作用到印刷 电路板60的周缘。
图5是类似图1的平面图，其中未示出仪表的上部(玻璃框7和玻璃 3)和显示装置5的部分(指针51、52和表盘53)。在图的左边部分局部 地示出了支撑元件70和数字显示器55。在图的右边部分，还可以部分地 看到驱动指针的电机50、以及也被安装在电子模块6的印刷电路板60的 顶部上的电路90(例如时钟机构微控制器)。还示出了天线20和它的接 地平面22，所述接地平面22的更大表面区域由阴影示出。注意，在支撑 元件70上设置一个凹槽以便接收天线20。
在上述实例的范围中，从而可以理解，通过传导路径65将微带天线 20的接地平面22直接电连接到外壳2的导电部分，即后盖-中间部分4。 这确保了在沿基本为天线接地平面的扩展面延伸的方向上扩大天线的接地 平面，并从而改善了天线的检测灵敏度。完成的测试证实，通过这种到外 壳的导电部分的连接可以显著提高灵敏度。
在上文中，提出了一种解决方案，其中将天线直接设置在印刷电路板 上。应当理解，这不是必需的条件，可以根据天线的结构来设置所述天线。 可选的是，如在欧洲专利第1274150A1中提出的，可以考虑将天线和其 接地平面设置在玻璃框7上，然后用保护元件覆盖天线。在这种结构中， 注意到，可以有利地由模压金属板形成天线的接地平面，所述金属板具有 形成接地导体的引线，其将接地平面连接到电子模块。在如上述确保通过 设置在电子模块6的周缘的传导路径将天线的接地平面电连接到外壳的导 电部分的情况下，在该结构中有望改善天线的接收灵敏度。可以了解，在 EP专利1274150A1中没有提供这样的连接。
当然，因为在天线的接地平面和传导路径65之间存在更大的偏移，在 该情况中获得的灵敏度的改善小于在示出实施例中所获得的。
如在开始所述，通常向戴在手腕上的电子仪表外壳的导电部分施加确 定的电势(接地电势或其它的电势)。本发明确保通过设置在印刷电路板 周缘的传导路径将该确定的电势施加到外壳的导电部分，所述传导路径自 身位于希望的电势上。在该情况下，通过电子模块获得和实现外壳的导电 部分的电势。
根据另一可选方案，可以考虑直接使用外壳的导电部分将确定的电势 施加给电子模块。具体而言，可以直接地或者通过熔丝将电源的一极连接 到外壳的导电部分，并通过所述外壳的导电部分经由设置在印刷电路板周 缘的传导路径给电子模块施加电压。
综上可以理解，在不脱离由所附权利要求书限定的本发明的范围的情 况下，可对在本说明书中描述的实施例作出对于本领域的技术人员显而易 见的各种修改和/或改进。
尤其关于天线的问题，还应当注意，本发明适合设有接地平面的任何 类型的天线，包括平面倒F或L型天线(PIFA)。
相关专利内容
标题 发布/更新时间 阅读量
接地连接体-专利编号CN103563177B 2020-05-11 831
接地线接地连接装置-专利编号CN103346416B 2020-05-11 282
接地线连接器-专利编号CN103441348B 2020-05-12 734
接地线接地连接装置-专利编号CN103346416A 2020-05-11 861
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接地棒连接器-专利编号CN1215506A 2020-05-13 965
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接地线连接装置-专利编号CN109244690A 2020-05-13 639
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