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电子装置、垫圈以及用于制造垫圈的方法

阅读：661发布：2021-03-01

IPRDB可以提供电子装置、垫圈以及用于制造垫圈的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种电子装置，包括：电路板，包括通孔；构件，包括螺纹孔；螺钉，包括螺钉体和螺钉头，螺钉体的外径的小于该通孔的内径，螺钉头的外径大于该通孔的内径，其中螺钉体穿透该通孔而与螺纹孔啮合，并且螺钉头被布置在电路板的相对于构件的相反侧上；以及第一垫圈，被设置在螺钉头与电路板之间，第一垫圈包括第一垫圈体和从第一垫圈体朝向电路板延伸的多个第一垫圈支腿，第一垫圈支腿与电路板接触，并具有在被加热时，减小加到电路板的应力的特性。，下面是电子装置、垫圈以及用于制造垫圈的方法专利的具体信息内容。

1.一种电子装置，包括：

电路板，包括穿过所述电路板的通孔；

构件，包括对应于所述通孔的螺纹孔；

螺钉，包括螺钉体和螺钉头，所述螺钉体的外径小于所述通孔的内径，所述螺钉头的外径大于所述通孔的内径，其中所述螺钉体穿透所述通孔而与所述螺纹孔啮合，并且所述螺钉头被布置在所述电路板的相对于所述构件的相反侧上；以及第一垫圈，被设置在所述螺钉头与所述电路板之间，所述第一垫圈包括第一垫圈体和从所述第一垫圈体朝向所述电路板延伸的多个第一垫圈支腿；所述第一垫圈支腿与所述电路板接触，并具有在被加热时，减小从所述第一垫圈支腿加到所述电路板上的应力的特性。

2.根据权利要求1所述的电子装置，其中所述第一垫圈支腿从所述第一垫圈体延伸，使得每个所述第一垫圈支腿随着与所述第一垫圈体的距离增大，而离所述第一垫圈支腿的轴线更远，所述轴线垂直于所述电路板。

3.根据权利要求1所述的电子装置，其中每个所述第一垫圈支腿包括第一层和被设置在所述第一层的相对于所述电路板的相反侧上的第二层，其中所述第一层的材料的热膨胀系数大于所述第二层的材料的热膨胀系数。

4.根据权利要求1所述的电子装置，其中所述第一垫圈支腿的数量不少于三个。

5.根据权利要求1所述的电子装置，其中所述第一垫圈是通过钣金加工形成的。

6.根据权利要求1所述的电子装置，还包括：

第二垫圈，被设置在所述构件与所述电路板之间，所述第二垫圈包括第二垫圈体和从所述第二垫圈体朝向所述电路板延伸的多个第二垫圈支腿；所述第二垫圈支腿与所述电路板接触，并具有在被加热时，增大从所述第二垫圈支腿加到所述电路板的应力的特性；以及衬套，被设置在所述构件与所述电路板之间。

7.根据权利要求6所述的电子装置，其中所述第二垫圈支腿从所述第二垫圈体延伸，使得每个所述第二垫圈支腿随着与所述第二垫圈体的距离增大，而离所述第二垫圈体的轴线更远，所述轴线垂直于所述电路板。

8.根据权利要求1所述的电子装置，还包括：

衬套，被设置在所述螺钉头与所述电路板之间。

9.一种垫圈，螺钉穿透所述垫圈，所述垫圈包括：

垫圈体；以及

多个垫圈支腿，从所述垫圈体朝向所述垫圈体的一侧延伸，使得每个所述垫圈支腿随着与所述垫圈体的距离增大，而离所述螺钉的轴线更远；所述垫圈支腿具有弯曲的特性，由此在被加热时增大与所述螺钉的轴线的距离。

10.根据权利要求9所述的垫圈，其中每个所述垫圈支腿包括第一层和第二层，所述第二层被设置在所述第一层的相对于所述螺钉的所述轴线的相反侧上，其中所述第一层的材料的热膨胀系数大于所述第二层的材料的热膨胀系数。

11.根据权利要求9所述的垫圈，其中所述垫圈支腿的数量不少于三个。

12.根据权利要求9所述的垫圈，其中所述垫圈支腿和所述垫圈支腿是通过钣金加工形成的。

13.一种用于制造垫圈的方法，螺钉穿透所述垫圈，所述方法包括：形成板，所述板包括主体部和从所述主体部延伸的多个支腿部，所述板具有在被加热时，在所述板的一侧上弯曲的特性；以及使得所述支腿部在所述板的所述侧或另一侧上弯曲。

14.根据权利要求13所述的用于制造所述垫圈的方法，其中在使得所述支腿部弯曲时，以如下方式弯曲所述支腿部：使得每个所述支腿部随着与所述主体部的距离增大，而离所述螺钉的轴线更远。

15.根据权利要求13所述的用于制造所述垫圈的方法，其中所述板包括第一层和第二层，所述第二层被设置在所述板的一侧上，而且所述第一层的材料的热膨胀系数大于所述第二层的材料的热膨胀系数。

16.根据权利要求13所述的用于制造所述垫圈的方法，其中所述支腿部的数量不少于三个。

说明书全文

电子装置、垫圈以及用于制造垫圈的方法

技术领域

[0001] 本申请所述实施例涉及一种电子装置，在该电子装置中电路板被螺钉紧固到壳体；本申请所述实施例还涉及一种垫圈，该垫圈用于对电子装置中的电路板的进行螺钉紧固；此外，本申请所述实施例还涉及一种用于制造该垫圈的方法。

背景技术

[0002] 螺钉紧固通常用于将部件固定到壳体(例如参见日本登记实用新型第2509235号和日本特开专利公布第2001-105310号和第2005-239049号)。
[0003] 在电路板被安装在金属壳体内的电子装置中，电路板常常被螺钉紧固到壳体。在这样的电子装置中，电路板和壳体常常遭受例如由安装在电路板上的电子部件在工作期间产生的热量而造成的温度载荷。电路板常常由树脂或类似材料制成，其热膨胀系数大于金属壳体的热膨胀系数。在温度载荷下，具有相对较大热膨胀系数的电路板的弹性变形被具有相对较小的热膨胀系数的金属壳体压制。结果，电路板会发生扭曲(例如翘曲)。这样的扭曲会对例如电子部件与电路板之间的焊接接头造成损害。

发明内容

[0004] 本发明的一个目的是，当电子装置中的电路板和壳体遭受温度载荷时，压制电路板的扭曲。
[0005] 根据本发明实施例的一个方案，电子装置包括：电路板，包括穿过电路板的通孔；构件，包括对应于该通孔的螺纹孔；螺钉，包括螺钉体和螺钉头，螺钉体的外径小于通孔的内径，螺钉头的外径大于通孔的内径，其中螺钉体穿透通孔而与螺纹孔啮合，螺钉头被布置在电路板的相对于构件的相反侧上；以及第一垫圈，被设置在螺钉头与电路板之间，第一垫圈包括第一垫圈体和从第一垫圈体朝向电路板延伸的多个第一垫圈支腿，第一垫圈支腿与电路板接触，并具有在受热时，减小从第一垫圈支腿加到电路板的应力的特性。
[0006] 根据本发明，当电子装置中的电路板和壳体遭受温度载荷时，可以压制电路板的扭曲。
[0007] 借助于权利要求中特别指出的元件和组合，将认识并获得本发明的目的和优点。
[0008] 应理解，前述的大致描述和以下的详细描述都是示意性和说明性的，并不限制如权利要求所述的本发明。

附图说明

[0009] 图1是根据第一实施例的电子装置的立体示意图。
[0010] 图2A是在图1中的虚线指示的区域II内的螺钉紧固位置之一的俯视图。
[0011] 图2B是在图1中的虚线指示的区域II内的螺钉紧固位置之一的剖视图。
[0012] 图3是第一带支腿垫圈的立体图。
[0013] 图4示出四个支腿随着温度升高而变形的模拟模型。
[0014] 图5示出了模拟带支腿垫圈在温度升高后各个支腿变形的状态。
[0015] 图6是在图5中的点划线指示的区域VI内的支腿之一的最远端的放大图。
[0016] 图7是在比较示例的电子装置中电路板固定到壳体的其中一个螺钉紧固位置的剖视图。
[0017] 图8A和图8B示意性示出由于温度载荷施加到比较示例的电子装置，电路板发生扭曲。
[0018] 图9是在图8A中示出的电子部件为BGA元件的假设下，图8A中的虚线指示的区域IX的放大图。
[0019] 图10A和图10B示意性示出在本发明的实施例中，对于电路板因温度载荷而发生的变形的压制。
[0020] 图11A是第二实施例的电子装置中电路板被固定到壳体的螺钉紧固位置之一的俯视图。
[0021] 图11B是第二实施例的电子装置中电路板被固定到壳体的螺钉紧固位置之一的剖视图。
[0022] 图12是第二带支腿垫圈的立体图。
[0023] 图13A是第三实施例的电子装置中电路板被固定到壳体的螺钉紧固位置之一的俯视图。
[0024] 图13B是第三实施例的电子装置中电路板被固定到壳体的螺钉紧固位置之一的剖视图。
[0025] 图14是第一带支腿垫圈的立体图。
[0026] 图15是第二带支腿垫圈的立体图。
[0027] 图16A-图16F示出根据第四实施例用于制造垫圈的流程图。

具体实施方式

[0028] 以下将参考附图描述电子装置、垫圈及用于制造垫圈的方法的实施例。
[0029] 首先，将描述第一实施例的电子装置和垫圈。
[0030] 图1是根据第一实施例的电子装置的立体示意图。
[0031] 图1示出电子装置100，其中装有电路板110，电路板110上安装有多个电子部件111。在电子装置100中，电路板110在多个位置按下述的方式被螺钉紧固到金属壳体120。
[0032] 图2A是在图1中的虚线指示的区域II内的螺钉紧固位置之一的俯视图。图2B是图1中的虚线指示的区域II内的螺钉紧固位置之一的剖视图。
[0033] 如图2B所示，在第一实施例中，其上安装有电子部件111的电路板110包括用于螺钉紧固的通孔110a。壳体120包括用于螺钉紧固电路板110的螺纹孔120a。
[0034] 电路板110被用螺钉130(将在下面描述)螺钉紧固到壳体120。每个螺钉130包括螺钉体131和螺钉头132。螺钉体131有螺纹，以被拧入壳体120的螺纹孔120a之一中；并且螺钉体131的直径小于电路板110的通孔110a的孔径。螺钉头132的直径大于通孔
110a的孔径。螺钉体131经由布置在电路板110与壳体120之间的圆筒构件150，被拧入壳体120的螺纹孔120a之一中。
[0035] 第一带支腿垫圈140(将稍后描述)被布置在螺钉130的螺钉头132与电路板110之间。
[0036] 图3是第一带支腿垫圈的立体图。
[0037] 如图3所示，第一带支腿垫圈140包括垫圈体141和四个支腿142。
[0038] 垫圈体141由具有过孔(penetration hole)141a的盘形板组成。
[0039] 围绕过孔141a的所有四个支腿142从垫圈体141的前、后表面之一延伸并沿离开过孔141a的方向弯曲。也就是说，支腿142从垫圈体141延伸，使得每个支腿142随着与垫圈体141的距离增大，而离垫圈体141的轴线更远。垫圈体141的轴线沿垂直于垫圈体141的方向穿过过孔141a。
[0040] 图3所示的第一带支腿垫圈是按将稍后描述的工艺制造的钣金制品或者说金属片制品。四个支腿142均在垫圈体141的边界处弯曲。
[0041] 如图2B所示，在第一实施例中，第一带支腿垫圈140被放在电路板110上安装电子部件111的那一侧。这样，第一带支腿垫圈140的四个支腿142面向电路板110。螺钉130的螺钉体131被放在垫圈体141的过孔141a中。
[0042] 在第一实施例中，用预定拧紧力矩来拧紧螺钉130。借助该力矩，螺钉130的螺钉头132使第一带支腿垫圈140压贴电路板110。在螺钉130被拧紧之前，第一带支腿垫圈140的支腿142从它们的位置沿离开过孔141a的方向被压弯。被如此压弯的支腿142将弹簧力施加到螺钉130的螺钉头132与电路板110之间。该弹簧力使电路板110压贴壳体
120。按这种方式，电路板110被用预定的力固定到壳体120。在第一实施例中，第一带支腿垫圈140具有四个良好平衡地产生弹簧力的支腿142。然而，可以通过三个或更多的支腿142以良好平衡的方式产生弹簧力。因此，也可使用三个支腿142、或五个或更多个支腿
142。
[0043] 图3所示的第一带支腿垫圈140的四个支腿142将随着温度升高而进一步弯曲。
[0044] 因为支腿142具有双金属材料结构(这将在下面描述)，所以支腿142由于温度升高而发生上述变形。在第一实施例中，每个支腿142包括位于过孔141a侧的SUS(不锈钢)层142a和位于过孔141a的相反侧的不胀钢层142b。不胀刚的热膨胀系数(线性膨胀系数约为1.2ppm/℃)小于SUS的热膨胀系数(线性膨胀系数约为10ppm/℃)。因此。随着温度升高，支腿142将进一步朝向具有较小热膨胀系数的不胀钢层142b侧弯曲。也就是说，支腿142具有在加热支腿142时，减少从支腿142加到电路板110上的应力的特性。
[0045] 注意，双金属材料结构不限于上述由不胀钢层和SUS层组成的结构，并且双金属材料结构可由其他金属层组成。
[0046] 在第一实施例中，由于第一带支腿垫圈140是通过上述的钣金加工获得的，所以垫圈体141也具有类似于支腿142的双金属材料结构。具体地，图3的垫圈体141包括位于下侧的SUS层141b和位于上侧的不胀钢层141c。当温度升高时，图3中的垫圈体141变形而向下突出。然而，因为垫圈体141具有相比支腿142而言不易变形的构造，并因为如图2B所示垫圈体141的变形被螺钉130的螺钉头132压制，所以垫圈体141的变形小到可忽略。
[0047] 为便于描述，将不解释垫圈体141的变形，并将继续描述四个支腿的变形。
[0048] 图4示出四个支腿随温度升高而变形的模拟模型。
[0049] 在这个模拟中，使用图2B示出的螺钉130和电路板110，以及图2B和图3中示出的第一带支腿垫圈140的数字模型。在以下描述中，这些数字模型和实际部件，即螺钉130、电路板110和第一带支腿垫圈140彼此将不加以区别。
[0050] 在模拟模型中，电路板110被用螺钉130，经由布置在电路板110和壳体120之间的第一带支腿垫圈140，而螺钉紧固到壳体120。模型的温度升高。
[0051] 图5示出在模拟中温度升高之后，带支腿垫圈的支腿变形的状态。
[0052] 图5以剖视图示出图4的模型的模拟结果。随着温度升高，在每个支腿142内与中央部相比略微更偏向最远端的位置142c处产生应力。该应力是由于第一带支腿垫圈140的支腿142中的SUS层142a与不胀钢层142b的热膨胀系数的差异而造成的。借助该应力，支腿142沿图5中箭头B指示的方向变形。
[0053] 图6是在图5中的点划线指示的区域VI内的支腿之一的最远端的放大图。
[0054] 在这个模拟中，为便于说明变形结果，用远小于实际固定电路板110所需的拧紧力矩来拧紧图5所示的模型的螺钉130。因此，在这个模型中，第一带支腿垫圈140的支腿142未被拧紧的螺钉130压弯。在这个模型中，第一带支腿垫圈140被固定到使垫圈体141紧靠螺钉130的螺钉头132的位置。因此，在这个模拟中，如图6所示，支腿142的变形造成支腿142的最远端从电路板110抬起少量L。
[0055] 如图2B所示在实际固定电路板110中，由于按上述方式拧紧螺钉130，所以第一带支腿垫圈140的支腿142压贴着电路板141，同时沿离开过孔141a的方向被压弯。借助被压弯的支腿142产生的弹簧力，以预定的力将电路板110固定到壳体120。
[0056] 现在，认为在这样的实际结构中温度升高。在这种情况下，螺钉130造成支腿142的最远端压贴着电路板110。为此，与模拟不同，支腿142的最远端不抬起并且支腿142的形状不明显改变。然而，由于SUS层142a和不胀钢层142b的热膨胀系数的差异，支腿142中已经产生了可使得支腿142变形的应力。该应力减小了借以将电路板110固定到壳体120的弹簧力。
[0057] 这意味着，在第一实施例中，如上所述随着在电路板110被固定到壳体120的每个螺钉紧固位置第一带支腿垫圈140的温度升高，每个螺钉紧固位置的固定力减小，因此电路板110变得更容易相对于壳体120移动。
[0058] 在图1的电子装置100中，电路板110和壳体120常常遭受例如由被安装在电路板110上的电子部件111在工作期间产生的热量而造成的温度载荷。结果，在每个螺钉紧固位置的第一带支腿垫圈140的温度升高。于是，由于支腿142的弹簧力随温度的升高而减小，在每个螺钉紧固位置的固定力就减小，因此电路板110变得更容易相对于壳体120移动。
[0059] 由此，根据第一实施例，当如上所述温度载荷施加到比较示例的电子装置(将在下面描述)时，可压制电路板的扭曲，其中电路板被螺钉紧固到壳体。
[0060] 以下描述的比较示例的电子装置，除了电路板被固定到壳体的螺钉紧固位置的结构之外，类似于本实施例的电子装置。在下文中，将集中于与第一实施例的差异来描述比较示例的电子装置。将省略关于比较示例的电子装置的整体结构的描述。
[0061] 图7是比较示例的电子装置中电路板被固定到壳体的螺钉紧固位置之一的剖视图。
[0062] 如图7所示，在比较示例的电子装置中，其上安装有电子部件111′的电路板110′包括用于螺钉紧固的通孔110a′。金属壳体120′包括用于电路板110′的螺钉紧固的螺纹孔120a′。
[0063] 螺钉130′经由布置在电路板110′和壳体120′之间的圆筒构件150′被拧入壳体120′的各螺纹孔120a′内，以将电路板110′螺钉紧固到壳体120’。
[0064] 常常由树脂或类似材料制成的电路板110′的热膨胀系数不同于金属壳体120′的热膨胀系数。因此，在上述温度载荷之下，具有相对较大热膨胀系数的电路板110′的弹性变形被金属壳体120′压制，电路板110′被牢固地螺钉紧固到金属壳体120′。结果，如下所述，电路板110′中会发生扭曲。
[0065] 图8A和图8B示意性示出了由于温度载荷施加到比较示例的电子装置，而在电路板中发生扭曲。
[0066] 图8A是在正常温度的电路板110′和壳体120′的截面图。图8B是在施加了温度载荷下的电路板110′和壳体120′的截面图。
[0067] 在如上所述电路板110′的弹性变形被金属壳体120′压制的状态下，在电路板110′中会发生扭曲，例如翘曲。例如，如图8B所示，电路板110′变形，而在与壳体120′相反的那侧上突出。扭曲趋向于在邻近螺钉紧固位置处变得更严重。电路板110′的扭曲按下面的方式影响电子部件110′与电路板110′之间的接头。
[0068] 最近，已经例如由球栅阵列(BGA)部件制造出许多电子部件111′，球栅阵列部件对电路板110′的扭曲而言尤其脆弱。
[0069] 图9是在图8A所示的电子部件是BGA元件的假设下，图8A中由虚线指示的区域IX的放大图。
[0070] 如图9所示，BGA电子部件111′包括与电路板110′连接的多个球形端子111a′。
[0071] 端子111a′被焊接到电路板110′的表面。在这种结构中，当电路板110′中如上所述发生扭曲时，将端子111a′与电路板110′分离的危险应力将施加到端子111a′与电路板110′之间的接头。这样的应力可造成对电子部件111′与电路板110′之间的接头的损害或类似问题。
[0072] 不同于比较示例，在第一实施例中，当电路板110和壳体120遭受温度载荷时，在电路板110的螺钉紧固位置的固定力减小，因此如上所述电路板110变得更容易相对于壳体120移动。在第一实施例中，可以一定程度上降低温度载荷下壳体120对电路板110弹性变形的压制。结果，如上所述电路板110中发生的扭曲将被压制。
[0073] 图10A和图10B示意性示出第一实施例中对电路板因温度载荷而发生的扭曲的压制。
[0074] 图10A是第一实施例中处于正常温度的电路板110和壳体120的剖视图。图10B是第一实施例中在温度载荷下的电路板110和壳体120的剖视图。
[0075] 不是像图2A和图2B那样示出螺钉紧固结构，图10A和图10B示意性示出第一有支腿垫圈140的支腿142产生的弹簧力。弹簧力帮助将电路板110固定到壳体120。如上所述，在温度载荷下弹簧力减小。即，如果在正常温度的弹簧力表示为“k”，而温度载荷下的弹簧力表示为“k′”，则它们的关系为“k＞k′”。结果，在温度载荷下，电路板110变得更容易相对于壳体120移动，此外电路板110更容易弹性变形而不受金属壳体120的压制。这样的构造压制电路板110的扭曲，而电路板110的扭曲能够对电子部件111和电路板110之间的接头造成如上所述的损害或类似问题。
[0076] 如上所述，第一实施例中的第一带支腿垫圈140的支腿142具有如下的双金属材料结构。每个支腿142包括位于垫圈体141的过孔141a侧的SUS层142a和位于过孔141a的相反侧的不胀钢层142b。由于不胀钢的热膨胀系数小于SUS的热膨胀系数，所以在温度载荷下，来自支腿142的弹簧力有效减少。
[0077] 这里要指出，下述应用是优选的：在此应用中，垫圈的每个支腿包括位于垫圈体的过孔侧、具有第一热膨胀系数的第一金属材料层，和位于过孔的相反侧、具有小于第一热膨胀系数的第二热膨胀系数的第二金属材料层。
[0078] 第一实施例的第一带支腿垫圈140的支腿142也对应于这个应用中的一种示意性的支腿。第一实施例的每个支腿142中的SUS层142a对应于这个应用的第一金属材料的一个示意层。第一实施例的每个支腿142中的不胀钢层142b对应于这个应用的第二金属材料的一个示意层。
[0079] 在第一实施例中，如上所述图3示出的第一带支腿垫圈140是钣金制品。因此，图3所示的第一带支腿垫圈140可用简单工艺如钣金加工制造。
[0080] 这里要指出，上述第一垫圈为钣金制品的应用是优选的。
[0081] 第一实施例的第一带支腿垫圈140还对应于这个应用的一个示意性的第一垫圈。
[0082] 接下来，将描述第二实施例的电子装置和垫圈。
[0083] 以下描述的第二实施例的电子装置，除了螺钉紧固位置(电路板在螺钉紧固位置被固定到壳体)之外，类似于第一实施例的电子装置。在下文中，将集中于与第一实施例的差异来描述第二实施例的电子装置。将省略关于第二实施例的电子装置的整体结构的说明和描述。
[0084] 图11A是第二实施例的电子装置中电路板被固定到壳体的螺钉紧固位置之一的俯视图。图11B是第二实施例的电子装置中电路板被固定到壳体的螺钉紧固位置之一的剖视图。
[0085] 与图2B所示的第一实施例等同的部件在图11B中以相同的附图标记表示，并因此省略其描述。
[0086] 在第二实施例中，第二带支腿垫圈210被布置在电路板110与壳体120之间。
[0087] 图12是第二带支腿垫圈的立体图。
[0088] 如图12所示，第二带支腿垫圈210也包括垫圈体211和四个支腿212。
[0089] 垫圈体211由具有过孔211a的盘形板组成。第一衬套220(见图11B)，将稍后描述，其将被穿过过孔211a插入。
[0090] 围绕过孔211a的所有四个支腿212从垫圈体211的前、后表面之一延伸，并沿离开过孔211a的方向弯曲。也就是说，支腿212从垫圈体211延伸，使得每个支腿212随着与垫圈体211的距离增大，而离垫圈体211的轴线更远。垫圈体211的轴线沿垂直于垫圈体211的方向穿过过孔211a。
[0091] 与第一带支腿垫圈140一样，图2所示的第二带支腿垫圈210也是钣金制品。四个支腿212均在垫圈体211的边界处弯曲。
[0092] 不同于上述第一带支腿垫圈140的支腿142，图12所示的第二带支腿垫圈210的四个支腿212随着温度升高，而沿朝向过孔211a的方向恢复它们的弯曲构造。
[0093] 因为支腿212具有双金属材料结构(将稍后描述)，所以支腿212由于温度升高而发生这种变形。
[0094] 在第二带支腿垫圈210中，每个支腿212包括位于过孔211a侧的不胀钢层212a和位于过孔211a的相反侧的SUS层212b。如上所述，不胀钢的热膨胀系数小于SUS的热膨胀系数。随着温度升高，SUS层212a延伸超过不胀钢层212a，由此如上所述支腿212沿朝向过孔211a的方向恢复它们的弯曲构造。也就是说，支腿212具有在加热支腿212时，增大从支腿212加到电路板110上的应力的特性。
[0095] 在第二实施例中，由于第二带支腿垫圈210与如上所述的第一实施例一样是通过加工金属片或者说通过钣金加工获得的，所以垫圈体211具有类似于支腿212的双金属材料结构。垫圈体211包括位于图12的上侧的不胀钢层211b和位于图12的下侧的SUS层211c。然而，在第二带支腿垫圈210中，随着温度的升高，垫圈体211由于其双金属材料结构的变形与第一带支腿垫圈140一样小到可忽略。
[0096] 如图11B所示，在第二实施例中，第二带支腿垫圈210被布置在电路板110与壳体120之间，第二带支腿垫圈210的四个支腿212面向电路板。已经穿过垫圈体211的过孔
211a的圆筒形第一衬套220被布置在电路板110与壳体120之间。
[0097] 螺钉130的螺钉体131被插入第一带支腿垫圈140的垫圈体141的过孔141a中，然后被插入电路板110的通孔110a中。第一带支腿垫圈140被放置在电路板110的安装有电子部件111的表面上。螺钉体131通过第一衬套220被插入，并被拧入壳体120的螺纹孔120a之一中。
[0098] 螺钉130是以预定的拧紧力矩拧紧的。因此，第二带支腿垫圈140的支腿142施加弹簧力，使电路板110压贴着壳体120。
[0099] 当拧紧螺钉130时，第二带支腿垫圈210的支腿212施加弹簧力，以在与壳体120相反的那一侧(即处于第一带支腿垫圈140的支腿142的弹簧力的反方向的那一侧)将电路板110向上移动。在第二实施例中，即使在最大限度地拧紧螺钉130之后，电路板110与壳体120之间的距离也不可能变短而变得小于被布置在电路板110与壳体120之间的第一衬套220的高度。由此，限制了第二带支腿垫圈210的支腿212因拧紧的螺钉130而造成的变形。因此，当拧紧螺钉130时，第二带支腿垫圈210的支腿212所施加的弹簧力被限制在恒定值内。
[0100] 现在，认为在这样的结构中温度将升高。在这种情况下，就出现试图进一步弯曲第一带支腿垫圈140的支腿142的应力，该应力会减小支腿142施加的弹簧力。随着温度升高，第二带支腿垫圈210的支腿212接收应力，而使支腿212沿与第一带支腿垫圈140的支腿142的变形方向相反的方向变形。结果，与第一带支腿垫圈140的支腿142不同，第二带支腿垫圈210的支腿212所施加的弹簧力增大。
[0101] 因此，在第二实施例中，第一带支腿垫圈140的支腿142中弹簧力的减小通过第二带支腿垫圈210的支腿212中弹簧力的增大而得到补偿。然而，通过第一衬套220的高度，第二带支腿垫圈210的支腿212中弹簧力增大的程度被控制为小于第一带支腿垫圈140的支腿142中弹簧力减小的程度。
[0102] 因此，在第二实施例中，随着温度升高，由于第一带支腿垫圈140侧上的弹簧力减小，所以允许电路板110弹性变形；同时通过适当增大第二带支腿垫圈210侧的弹簧力，有效地避免了电路板110的反撞(backlash)。
[0103] 这里要指出，下述应用是优选的：此应用设有第二垫圈和第一衬套。第二垫圈被布置在电路板与壳体之间。第二垫圈包括垫圈体和三个或多个支腿，将在下面描述。垫圈体由具有过孔的板组成。围绕过孔的所有三个或多个支腿从垫圈体朝向电路板延伸，并沿离开过孔的方向弯曲。螺钉体被插入垫圈体的过孔中。随着温度升高，支腿沿朝向过孔的方向恢复它们的弯曲构造。第一衬套(与壳体一体设置或分开设置)被布置在电路板与壳体之间，以保持电路板与壳体之间的距离恒定。
[0104] 第二实施例的第二带支腿垫圈210也对应于这个应用中的一个示意性的第二垫圈。第二带支腿垫圈210的垫圈体211对应于这个应用中的一个示意性的垫圈体。第二带支腿垫圈210的四个支腿212对应于这个应用中的示意性的三个或多个支腿。第二实施例的第一衬套220相应这个应用中的一个示意性的第一衬套。
[0105] 在第二实施例中，第二带支腿垫圈210具有四个支腿212，这四个支腿212用于与第一带支腿垫圈140的支腿142一样良好平衡地产生弹簧力。然而，支腿212的数量不限于四个支腿，也可使用三个支腿212、或者五个或更多个支腿212。
[0106] 在第二实施例中，这个应用中的示意性的第一衬套是与壳体120分开设置的，但是这个应用中的第一衬套不限于此。这个应用中的第一衬套可替换性地与壳体一体设置。
[0107] 借助上述第二实施例，与第一实施例一样，当电路板110和壳体120遭受温度载荷时，可以压制电路板110的扭曲。
[0108] 接下来，将描述第三实施例的电子装置和垫圈。
[0109] 以下描述的第三实施例的电子装置，除了螺钉紧固位置(电路板在螺钉紧固位置被固定到壳体)之外，类似于第一实施例的电子装置。在下文中，将集中于与第一实施例的差异来描述第三实施例的电子装置。将省略关于第三实施例的电子装置的整体结构的描述。
[0110] 图13A是在第三实施例的电子装置中电路板被固定到壳体的螺钉紧固位置之一的俯视图。图13B是第三实施例的电子装置中电路板被固定到壳体的螺钉紧固位置之一的剖视图。
[0111] 与图2B示出的第一实施例等同的部件在图13B中以相同的附图标记表示，并将省略其描述。
[0112] 在第三实施例中，与第二实施例一样，第一带支腿垫圈310被布置在螺钉130的螺钉体131与电路板110之间，而第二带支腿垫圈320被布置在电路板110与壳体120之间。
[0113] 进一步，圆筒形的下衬套330被布置在第二带支腿垫圈320与电路板110之间，而圆筒形的上衬套340被布置在下衬套330与螺钉130的螺钉体131之间。
[0114] 上衬套340的外径小于下衬套330的外径。电路板110包括通孔110b，通孔110b的孔径大于上衬套340的外径并小于下衬套330的外径。上衬套340穿过电路板110的通孔110b被插入，并紧靠下衬套330。
[0115] 图14是第一带支腿垫圈的立体图。
[0116] 第一带支腿垫圈310包括垫圈体311和四个支腿312。
[0117] 垫圈体311由具有过孔311a的盘形板组成。在第三实施例中，如图13B所示，使位于图13B中的上侧的上衬套340的端部紧靠第一带支腿垫圈310的垫圈体311。因此，垫圈体311具有大到足以顶住上衬套340的端部的宽度。中央过孔311a具有大到足以容纳螺钉130的螺钉体131的孔径。
[0118] 围绕过孔311a的所有四个支腿312从垫圈体311的前、后表面之一延伸，并沿离开过孔311a的方向弯曲。也就是说，支腿312从垫圈体311延伸，使得每个支腿312随着与垫圈体311的距离增大，而离垫圈体311的轴线更远。垫圈体311的轴线沿垂直于垫圈体311的方向穿过过孔311a。
[0119] 图14B所示的第一带支腿垫圈310也是钣金制品。
[0120] 图14所示的第一带支腿垫圈310的每个支腿312包括位于过孔311a侧的SUS层312a和位于过孔311a的相反侧的不胀钢层312b。借助此双金属材料结构，随着温度升高，支腿312将进一步弯曲远离过孔311a。也就是说，支腿312具有在加热支腿312时，减小从支腿312加到电路板110上的应力的特性。
[0121] 在第三实施例中，由于第一带支腿垫圈310是通过加工金属片获得的，所以垫圈体311也具有类似于支腿312的双金属材料结构。在图14中，垫圈体311具有位于下侧的SUS层311b和位于上侧的不胀钢层311c。然而，在第一带支腿垫圈310中，随着温度升高，垫圈体311由于其双金属材料结构的变形小到可忽略。
[0122] 图15是第二带支腿垫圈的立体图。
[0123] 第二带支腿垫圈320包括垫圈体321和四个支腿322。
[0124] 垫圈体321由具有过孔321a的盘形板组成。在第三实施例中，如图13B所示，使位于图13B中的下侧的下衬套330紧靠第二带支腿衬套320的垫圈体321。因此，垫圈体321具有大到足以顶住下衬套330的端部的宽度。中央过孔321a具有大到足以容纳螺钉
130的螺钉体131的孔径。
[0125] 围绕过孔321a的所有四个支腿322从垫圈体321的前、后表面之一延伸，并沿离开过孔321a的方向弯曲。也就是说，支腿322从垫圈体321延伸，使得每个支腿322随着与垫圈体321的距离增大，而离垫圈体321的轴线更远。垫圈体321的轴线沿垂直于垫圈体321的方向穿过过孔321a。
[0126] 图15中示出的第二带支腿垫圈3210也是钣金制品。
[0127] 图15示出的第二带支腿垫圈320的每个支腿包括位于过孔321a侧的不胀钢层322a和位于过孔321a的相反侧的SUS层322b。借助此双金属材料结构，随着温度升高，支腿322将进一步朝向过孔321弯曲。也就是说，支腿322具有在加热支腿322时，增大从支腿322加到电路板110的应力的特性。
[0128] 由于第二带支腿垫圈320也是通过加工金属片获得的，垫圈体321具有类似支腿322的双金属材料结构。在图15中，垫圈体321具有位于上侧的不胀钢层321b和位于下侧的SUS层321c。然而，同样在第二带支腿垫圈320中，随着温度升高，垫圈体321由于其双金属材料结构的变形小到可忽略。
[0129] 在有两个带支腿垫圈310和320的第三实施例中，与第二实施例一样，温度升高时第一带支腿垫圈310中弹簧力的减小通过第二带支腿垫圈320中弹簧力的适当增大而得到补偿。因此，同样在第三实施例中，当温度升高时，允许电路板110弹性变形，同时有效避免电路板110的反撞。
[0130] 第三实施例的下衬套330也对应于上述应用(包括第二垫圈和第一衬套)中的一个示意性的第一衬套。第三实施例的第二带支腿垫圈320也对应于这个应用的一个示意性的第二垫圈。
[0131] 在第三实施例中，螺钉130的螺钉头131与壳体120之间的距离通过下衬套330和上衬套340而保持恒定。因此即使在最大程度地拧紧螺钉130后，螺钉130的螺钉头131与壳体120之间的距离也不可能变短而变得短于两个衬套的总长。由此，在第三实施例中，限制了每个带支腿垫圈的支腿因拧紧的螺钉130而造成的变形。因此，有效避免了因过度拧紧螺钉130而对支腿的损害或类似问题。
[0132] 这里要指出，下述应用是优选的：在此应用中，第二衬套(与壳体一体地设置或分开设置)穿过用于螺钉紧固电路板的过孔而被插入，并被布置在螺钉头与壳体之间。第二衬套保持电路板与壳体之间的距离恒定。
[0133] 第三实施例的下衬套330和上衬套340一起对应于这个应用中的一个示意性的第二衬套。下衬套330对应于该应用(包括第二垫圈和第一衬套)中的一个示意性的第一衬套，还对应于该应用中一个示意性的第二衬套的一部分。
[0134] 在第三实施例中，布置在螺钉130与壳体120之间的两个衬套被示出为这个应用中的一个示意性的第二衬套，但是该应用中的第二衬套不限于此。在这个应用中的第二衬套可替换性地为布置在螺钉与壳体之间的单个衬套。
[0135] 在第三实施例中，这个应用中的示意性的第二衬套是与壳体120分开设置的，但是这个应用中的第二衬套不限于此。在这个应用中的第二衬套可替换性地与壳体一体设置。
[0136] 借助上述第三实施例，与第一实施例和第二实施例一样，当电路板110和壳体120遭受温度载荷时，可以压制电路板110的扭曲。
[0137] 接下来，将描述根据第四实施例的用于制造垫圈的方法。
[0138] 图16A-图16F示出根据第四实施例的用于制造垫圈的流程图。
[0139] 流程图中示出的用于制造垫圈的方法包括切割步骤(步骤S10)和弯曲步骤(布置S20)。
[0140] 如图16A所示，在切割步骤(步骤S10)中，制备具有双金属材料结构的板构件501，该双金属材料结构包括SUS层501a和不胀钢层501b。
[0141] 如图16B所示，使用用于切割的冲压夹具551，从板构件501切割出带支腿金属片502。带支腿金属片502包括盘形板502a和四个支腿502b。盘形板502a包括过孔。四个支腿502b从盘形板502a的外边缘径向向外延伸。在本实施例中，与用于切割的冲压夹具
551一样，准备各种构造和尺寸规格的夹具用于待制造的各种带支腿垫圈。
[0142] 如图16C和图16E所示，在弯曲步骤(步骤S20)中，使用用于在压力下成形的冲压夹具，使得被切割出的带腿金属板502的每个支腿502b在盘形板502a的边界处弯曲并沿离开过孔的方向变弯。在本实施例中，准备以下两种冲压夹具作为用于在压力下成形的冲压夹具。
[0143] 图16C所示的第一冲压夹具包括接纳构件561a和冲压构件561b(将在下面描述)。接纳段516a呈圆锥形，该圆锥形的侧面被成形为形成支腿502b必需的凹壁。接纳构件561a的顶部被成形为圆形平面，盘形板502a被放在该圆形平面上。冲压构件561b包括接纳该接纳构件561a的研钵形凹槽。在使用第一冲压夹具的弯曲步骤(步骤S20)中，首先将带支腿金属片502的盘形板502a放在接纳构件561a的顶部上。接下来，使得冲压构件561b从带支腿金属片502之上向下移动，并将带支腿金属片502置于接纳构件561a与冲压构件561b的凹槽之间。然后，使得支腿502b在接纳构件561a的顶部边缘弯曲，上述的顶部边缘对应于盘形板502a和支腿502b的边界。同时通过该弯曲步骤，使得支腿502b沿接纳构件561a的侧表面并沿冲压构件561b的凹进构造变弯。
[0144] 借助这些步骤，完成同样在图3示出的第一带支腿垫圈140和同样在图12中示出的第二带支腿垫圈210。第一带支腿垫圈140a和第二带支腿垫圈210同样在图16D和16F示出。
[0145] 注意，在第一带支腿垫圈140和第二带支腿垫圈210的制造中，将带支腿金属片502以不同的方式放在接纳构件561a上。
[0146] 在具有如图3所示位于支腿142的过孔侧的SUS层142a的第一带支腿垫圈140的制造中，将带支腿金属片502放在接纳构件561a上，使得SUS层501a面向接纳构件561a。
[0147] 然而，在具有如图12所示位于支腿212的过孔侧的不胀钢层212a的第二带支腿垫圈210的制造中，将带支腿金属片502放在接纳构件561a上，使得不胀钢层501b面向接纳构件561a。
[0148] 在本实施例中，与第一冲压夹具一样，准备各种构造和尺寸规格的夹具用于待制造的各种带支腿垫圈。
[0149] 图16E所示的第二冲压夹具包括接纳构件562a和冲压构件562b。接纳构件562a具有类似于第一冲压夹具的冲压构件561b的形状。冲压构件562b具有类似第一冲压夹具的接纳构件561a的形状。设置一圆柱，该圆柱配合带支腿金属片502的盘形板502a的过孔，而在第二冲压夹具的接纳构件562a的研钵形凹槽的中央直立。第二冲压夹具的冲压构件562b包括一孔，该孔从冲压构件562b的圆锥形顶部向内延伸以接纳上述圆柱。在使用第二冲压夹具的弯曲步骤(步骤S20)中，首先将带支腿金属片502的盘形板502a放在接纳构件562a上，使得圆柱的最远端穿透盘形板502a的过孔。然后，使得冲压构件562b从带支腿金属片502之上向下移动，将圆柱配合进孔中。借助这种向下的移动，弯曲和压弯支腿502b。
[0150] 当使用第二冲压夹具时，以一种与使用第一冲压夹具的情况颠倒的方式，将带支腿金属片502放在接纳构件562a上。即在第一带支腿垫圈140的制造中，将带支腿金属片502放在接纳构件562a上，使得不胀钢层501b面向接纳构件562a。另一方面，在第二带支腿垫圈210的制造中，将带支腿金属片502放在接纳构件562a上，使得SUS层501a面向接纳构件562a。
[0151] 在本实施例中，与第二冲压夹具一样，准备各种构造和尺寸规格的夹具用于待制造的各种带支腿垫圈。
[0152] 根据上述实施例的用于制造垫圈的方法，可提供各种能够在电路板和壳体遭受温度载荷时压制电路板扭曲的带支腿垫圈。
[0153] 图16D和图16F示出了作为待制造的带支腿垫圈的图3的第一带支腿垫圈140和图12的第二带支腿垫圈210。这些带支腿垫圈仅是示例性的，并应注意，图14的第一带支腿垫圈310和图15的第二带支腿垫圈320可通过图16A-图16F所示的制造方法获得。
[0154] 这里引用的所有示例和条件语句旨在用于教学目的，以帮助读者理解本发明的原理和发明人为推进技术所贡献的构思，并应解释为不限于这样具体引用的示例和条件，也不限于说明书中涉及示出本发明的优越性和缺陷的这样的示例的组织。虽然已经详细描述了本发明的实施例，但是应理解本发明可进行各种改变、替代和修改，而不背离本发明的精神和范围。
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垫圈-专利编号CN110894900A 2020-05-12 134
垫圈-专利编号CN110168262A 2020-05-11 905
垫圈-专利编号CN102797913B 2020-05-13 252
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