硬卡的制作方法
专利名称：硬卡的制作方法
有关申请的相互参照本申请是悬而未决的申请系列号为08/628,480、申请日为1996年4月5日申请的部分继续申请。
背景技术：
发明领域本发明涉及了硬卡，尤其是涉及了这种卡的外部保护罩。
先前进展的简述硬卡已得到了广泛应用，特别是用于增添个人计算机的容量和功能。个人计算机存储卡国际协会(PCMCIA)已经建立了这种卡的标准，并把它们分类成I型、II型和III型卡。
先前的硬卡采用锁定和/或胶接在中间框上的保护罩，并且用激光焊或超声焊接把保护罩连在一起。较近代的硬卡采用了金属保护罩，它们直接相互固定而不用中间框。但是，很难使这种结构保持足够的刚性，来承受在通常使用过程中会作用在卡上的弯折、弯曲和扭转力。因此，需要有一种能避免上述困难的硬卡。
采用薄金属片来制作象PCMCIA存储卡组件那样尺寸相当大的产品外包装，其固有的特性是发出“汽油桶”的噪声，常常称为“咔嗒噼啪”声。因此继续要求对硬卡的两个半保护罩的深冲压区仍采用薄的材料，同时还可消除这种噪声。
发明概述本发明硬卡包括一个印刷线路板，印刷线路板插在两个带边的硬卡保护罩之间。一个保护罩边上的舌片与另一个保护罩边上的槽口配合。由此提供了合适的刚性。另外包括一个I/O连接器，它不用单独的接地点来接地并且沿其长度得到保护。
本发明另一个实施例的硬卡包括一个印刷线路板，印刷线路板插在两个带边的卡保护罩之间。一个保护罩边上的舌片与另一个保护罩边上的槽口配合。由此提供了合适的刚性。一个框条插在保护罩之间。另外包括一个I/O连接器，它不用单独的接地点来接地并且沿其长度得到保护。在本发明中还包括一个消除“汽油桶”噪声的保护罩，其中有一条周向槽环绕着深冲压的凹区。
附图简述参照以下附图来进一步描述本发明，其中
图1是本发明硬卡的分解透视图；图2是图1所示硬卡的透视图；图3是图1中圆圈III内区域的放大视图；图4a-4f是各种方式的示意图，其中，在本发明范围内，图1所示硬卡中的舌片和槽口相配合；图5a和5b是分解透视图，分别表示了图1所示硬卡中采用的I/O连接器及其相附的通用接地件，以及已与通用接地件配合的I/O连接器；图6a和6b分别是另一种I/O连接器的分解视图，以及已与通用接地件配合的I/O连接器视图；图7是另一种被保护的I/O插座的分解透视图；图8是另一种保护件的透视图，可用于图7所示的I/O插座；图9是本发明硬卡另一个优选实施例的分解透视图；图10是图9硬卡的仰透视图；图11是用于图9硬卡的保护罩的俯透视图；图12是图11中圆圈XII内区域的详细视图；图13是图11中圆圈XIII内区域的详细视图；图14是用于图9所示硬卡连接器的I/O连接器详细视图；图15是通过已配合锁片的剖视图16是通过图15中XVII-XVII的剖视图；以及图17是通过图15中XVIII-XVIII的剖视图；图18是用于本发明硬卡另一个优选实施例的保护罩俯视平面图；图19是图18所示保护罩的侧视图；图20是图18所示保护罩的端视图；图21是采用了图18所示保护罩的整个硬卡端视图；图22是用于本发明硬卡另一个优选实施例的保护罩俯视平面图；图23是图22所示保护罩的侧视图；图24是图22所示保护罩的端视图；图25是用于本发明硬卡另一个优选实施例的保护罩俯视平面图；图26是图22所示保护罩的侧视图；图27是图22所示保护罩的端视图；图28是图18所示保护罩的部分透视图；图29是图28中圆圈XXIX内区域的放大视图；图30是用于制造图18所示保护罩的坯料；图31是图30中圆圈XXXI内区域的放大视图；图32a和32b分另是舌片和槽口的另一个优选实施例视图；图33是不完全的详细透视图，表示了用于本发明硬卡的框条；图34是图1中所示整个框条的透视图；图35-38是硬卡各部分的侧视图和平面视图；图39-42是说明框条在保护罩内装配的各种透视图和示意图；图43-46是说明硬卡各部分的各种平面视图和端视图；图47-51是说明硬卡各部分的透视图；图52是支承在密码插键背面上的框条侧视图和俯视图；图53是说明硬卡扭转试验的示意图；图54是用于本发明硬卡另一个优选实施例的保护罩平面俯视图；图55是图54中通过55-55的剖视图；图56是图54中圆圈56内的详细视图；图57是图56中通过57-57的剖视图；图58是图55中圈58内的详细视图；图59a-59c是说明图54所示保护罩优选制造方法的示意图；图60a-60c是说明图54所示保护罩另一种优选制造方法的示意图；图61是图60a-60c所示设备的另一个示意图；图62a-62c是图59b中圆圈61内区域的详细视图；图63a，63b和63c是用于对比的详细剖视图，分别为先前技术保护罩的压延区剖视图，本发明保护罩的实际和理论的深冲压凹区剖视图；图64a和64b是照片图，表示了本发明保护罩的深冲压凹区的详细剖视图；图64c和64d是照片图，表示了本发明保护罩的整个端区的详细剖视图；图65a和65b是照片图，表示了先前技术保护罩的深冲压凹区的详细剖视图；图65c和65d是照片图，表示了先前技术保护罩的整个端区的详细剖视图；优选实施例详述参照图1-3，印刷线路板(PCB)组件在一端有一个金属化的I/O插座1，在板另一端有一个68孔位的MTB(MICRO TRIBEAMTM)插座2。连接器2具有与塑料外壳侧面作成整体的两个密码插键3和4，以及在该外壳上、下面上的竖直棱边5。在连接器2的每个密码插键端的上、下面上，还设有两个槽口6。I/O插座将在以下详细描述。
上、下硬卡保护罩7和8是完全相同的金属(如不锈钢)薄片冲压件。沿着保护罩的大部分长度上，在一侧最好设置许多断续相隔的竖直舌片9，而在另一侧以同样的断续位置设置了相应的槽口10。此外，在保护罩13的前侧设置了两个固定舌片11，而在每个保护罩后侧具有延伸区12，它垂直弯曲成与I/O连接器1的插头开口的金属保护罩前面对齐。这种垂直弯曲使硬卡外形变得美观，并且在使PCB组件沿轴向正确定位的同时，防止了所谓的硬卡“微笑”现象。
当硬卡的两个半保护罩7和8在PCB组件两侧定位和相互靠近时，舌片9和固定舌片11分别与对面位置上的槽口10和6配合，得到如图2所示的最终硬卡组件14。
通常如果只有一个舌片9与一个正确定位的槽口10配合，尽管硬卡组件在使用中受到机械的弯曲和拉伸，保持硬卡组件结构(参见图2)原样不变的力很低。由于沿着组件长度方向在两侧采用了相当多数量的等间隔的舌片和槽口，组件可以得到的足够刚性。一般说，由于冲压件的制造公差，在舌片和槽口之间可能存在，通常也的确存在着正确位置的对准-对不准现象。由此，在硬卡的两个保护罩相互之间，以及与MTB连接器2塑料外壳的槽口6之间，可以存在摩擦配合。适当选择一起配合成机械结构的舌片/槽口的尺寸和形状，可以提高这些单个摩擦力。例如，考虑图4a中舌片9的截面A，如果舌片比槽口长(图4d)、舌片被扭曲(图4e)或舌片被弯曲(图4c)，则在舌片和槽口之间可以产生摩擦配合。另外，在图4b和图4g，以及图4c和图4h中，提供了把舌片锁定在槽口内的几种方式，其中，由剪开部分形成的锁片9a位于舌片的中心或在舌片的一端，它在完全配合时把舌片锁定在槽口内。锁定装置的目的是承受机械力和保持组件原样不变。另一个目的是为硬卡组件提供基本上为平的金属侧面，容许与PCMCIA卡需要配合的设备插槽(图中未示)的接地点接触。
在图5a和5b中表示了I/O连接器，其中可看出，在上、下塑料壁20两端的塑料已去除，以容许从后面(PCB一侧)嵌入两个金属弹性件，弹性件具有腿21和22，腿具有朝内突出的锁片23和24以及端边25和26。在最后装配状态下，锁片23和24与已装配的I/O插头的金属保护罩插头连接器18接触，同时端边25和26压在上、下金属保护罩7和8上，由此实现了系统的总接地连接。在连接器两端，象原来设计中那样，用铆钉把这两个金属弹性件连接到PCB的接地印制线上。
参照图6a-6b，它表示了另一种实施例，其中，一个金属件嵌在I/O插座的上、下塑料壁上。这种装置的优点，不仅是只需要用一个零件，而且金属保护罩在连接器的整个长度上延伸，从而保证了位于连接器两端的两个接地点之间没有压降。在这个设计中，朝内突出的锁片23和24面对着中心塑料插口13，最终与所匹配的I/O插头的保护罩18接触。在I/O连接器另一侧的朝外突出的锁片27与上、下保护罩7和8接触，同时边25和26的位置也对着硬卡保护罩的边。
参照图7-8，表示了I/O插座保护罩的又一种改进形式，它替代了原来设计中的接地点7。这里上、下保护罩部分表示为两个单独的半罩，每个具有相互面对着的锁片保持开口12的对称段。这种替代设计不仅提供了具有锁片保持开口的金属板，而且除了SMT接线柱所需区域外，在I/O插座后端28上，也提供了在硬卡其余宽度上的金属壁。这个特性在图4中更为明显，它表示了从PCB后面看的I/O插座的侧视图。在该设计中的后端28(图8)如果被锁定在从下面保护罩区延伸的相似壁之上，则在硬卡的这一侧，提供了PCB电子线路和I/O连接器之间的EMI/ESD屏蔽措施。
参照图9-16，PCB组件在一端有一个金属化的I/O插座101，在板的另一端有一个68孔位的MTB插座102。MTB连接器102具有与塑料外壳侧面作成整体的两个密码插键103和104，以及在该外壳上、下面上的竖直棱边105。在MTB连接器102的每个密码插键端的上、下面上，在I/O连接器端上还设有两个槽口106。I/O插座将在以下详细描述。
上、下硬卡保护罩107和108是完全相同的金属薄片，如不锈钢薄片。沿着保护罩的大部分长度上，在一侧断断续续地设置了许多竖直舌片109，而在另一侧以同样的位置设置了相应的槽口110。此外，在保护罩的前侧113上设置了两个固定舌片111，而在保护罩后侧具有延伸区112，在最后的硬卡组件状态下，它垂直弯曲成与I/O连接器101的插头开口的金属保护罩前面对齐。这种垂直弯曲使得硬卡外形美观，同时使PCB组件沿轴向正确定位。
当硬卡的两个半保护罩107和108相互定位和靠近来封闭PCB组件时，舌片109与沿着边上的槽口110配合，固定舌片111通过槽口100，与对面的上保护罩上位置相对的槽口144配合，从而得到最终的硬卡组件。
在两侧沿着组件长度方向断续设置的舌片和槽口，足以保证所希望的组件刚性。如上所述，由于冲压件的制造公差，通常在舌片和槽口之间存在正确位置的对不准现象。因而由于侧面舌片109进入侧面槽口110，以及两个前固定舌片111通过两个槽口106进入连接器102塑料外壳的对面保护罩上的前槽口144，这种装置至少造成两个硬卡保护罩相互的初始摩擦配合。适当选择配合一起形成机械结构的舌片/槽口的尺寸和形状，可提高这种个别的摩擦力。
特别参照图9-10和14，表示了I/O插座保护罩的另一种改进形式，它替代了原来设计中的接地点107。这里上、下保护罩部分表示为两个分开的半罩，每个具有相互面对着的锁片保持开口112的对称段。这种设计不仅提供了具有锁片保持开口的金属板，而且除了SMT接线柱所需区域外，在I/O插座后端128上，也提供了在硬卡其余宽度上的金属壁。
图11和12表示了紧固舌片的修改形式，其中，舌片109包括一个竖直的圆弧区130，它具有对着的刚性两侧131和倒角132，从那里朝下和朝外伸出一个弹性锁片133。特别参照图13，在边缘134中形成槽口110。槽口110的两端具有边135和136，它们朝内倾斜到点138。特别参照图15-17，舌片133配合在槽口110中边缘134之下。
该实施例的两个硬卡保护罩最好由0.2mm不锈钢制成，并具有许多机械按扣式配合的紧固件。在两个保护罩相互装配之后，这些紧固件使硬卡对抵抗弯曲和扭转得到意想不到的刚硬程度。由于有多个接触点，这些紧固件也对两个硬卡保护罩之间的接地产生良好的电连接，并且还因为不采用中间承载表面，使硬卡对EMI作了最佳的屏蔽。这些紧固件包括了许多与槽口110配合的舌片109。从图中可以看到(图15和16的一部分)，每个舌片109和锁片133从垂直平面朝内倾斜，例如，倾斜一个角度α(图15)，以便更好地与槽口110配合。每个舌片109包括一个与锁片133成一体的弹性区132，锁片133钩在每个槽口110区域之下的边缘134内。这种锁片133在装配后保持硬卡的两个保护罩不打开。在配合时，舌片109将从锁片133顶端直到刚性两侧，承受弹性弯曲和扭转力。
每个舌片109还包括刚性的两侧131，它们配合在槽口110的两端内而具有某些间隙。许多刚性两侧131和槽口两端合在一起，使得在两个保护罩之间的机械连接具有高的剪切强度，它形成了抵抗弯曲和扭转的高刚性。也可注意到，硬卡的两个保护罩是完全相同和雌雄同体的，也就是说，每个保护罩同时包括公和母的紧固件。
特别是如图12-14所示，在配合时，倒角132将首先与前边135和136接触，从而它们将引导舌片109到达超过点138的端点位置，并保证锁片133钩住在边缘134之下。点138起到锁的作用，保持舌片定位在槽口内，并提供了一个指示正确锁定的可听到的“咔嗒”声。可以设计倒角132和边缘135和136的相对尺寸来吸收(冲压)制造公差。
把锁定机构设计成这样沿垂直方向在锁片和边缘134之间有一个初始间隙，而边缘端部137的第二弹性功能消除了这个间隙。因为这些端部具有小于90°的弯曲角，使得在装配硬卡的两个保护罩时，它们首先接触，然后在锁片133将被配合之前，它们被稍稍压在一起。此后锁定机构不再有间隙。
最好是，弹性舌片的累计总长度至少为保护罩长度的10％，更好的是为保护罩长度的50％。
特别参照图9，也可看到，在连接器102的每一端有一个槽口106，它容许舌片111通过连接器，与对面的硬卡保护罩中槽口144配合。因此，存在一个完全金属对金属的接触，从而不需要与连接器102中的塑料外壳配合。尤其是，如果仅把两个硬卡保护罩107和108相配合而不利用连接器101和102，则最终的硬卡盒仍是刚性的。
在上述PCMCIA硬卡的第二种型式上进行了扭转试验、弯曲试验和指甲模拟试验。这些试验分别表示在附表I、II和III中。
参照图18-21，表示了一个不采用I/O插座的实施例。该实施例在其它方面一般与图7-17中所示的实施例相同。也就是说，它具有完全相同的舌片245，舌片与完全相同的槽口254配合，并且它也具有用于MTB连接器(图中未示)的空间。特别参照图20-21，可以注意到，后端的连接舌片和槽口均设置在两旁，而在中心具有相邻接的板241和242。参照图22-24，表示了与上述实施例相似的另一个实施例，但它采用了单个的15孔位I/O插座343。舌片309和槽口310均与上述相同。在这个实施例中，连接舌片和槽口345和354分别被朝外设置，在硬卡前端的I/O连接器旁边，而在MTB连接器的一侧，舌片311与槽口344相互配合。
参照图25-27，表示了采用两个I/O连接器446和447的另一个实施例。该实施例在其它方面基本上与上述各实施例相同。可以注意到，在该硬卡的后端，舌片和槽口448位于两个I/O连接器之间和硬卡的后侧。
参照图28-29可以看到，上述各实施例的全金属角包括一个以549概括表示的折叠金属壁。参照图30-31可以注意到，该弯角可由一块坯料制成，坯料具有一个中央凸区450和侧面凸区451和452，它们可分段朝上和朝内折叠，以产生所希望的倒圆效果。由于EMI/ESD屏蔽或相似的全金属屏蔽不采用塑料或露在空气中，熟悉该技术的人员可以理解到这种全金属角构造的优越性。这种特性还在美观上有利，因为它没有锐边。
在上述硬卡中还可引入以下修改。
a)除了金属的硬卡保护罩以外，引入一个框条来支承内部的电子线路；以及b)提供把硬卡金属保护罩连接和固定到PCB上的装置。
在这个补充的实施例中，在用焊剂回流工艺把两个端部连接器(I/O和MTB连接器)固定之前，提供了一个装置来把它们适当对准PCB。最好是不需要紧密的连接器安装孔间隙，就可达到这个对准。对于两个或一个连接器(例如MTB侧)去除这个要求，PCMCIA盒仍可以满足。
为了引入这些变化，已经进行了设计的修改，但不改变在金属保护罩边缘上前述金属锁片按扣式配合的基本特性；也不改变I/O连接器的基本构形。
1)框条实施例包括引入一个塑料框条，它装在硬卡金属保护罩的一个侧边上，如图33所示。因为沿着硬卡保护罩中纵向设置的框条是关键的问题，因此以下讨论和附图均涉及这种组合情形。在上、下保护罩内可利用同样的框条。图34表示了这种框条601的两个不同的视图(除了第二个视图相对于第一个视图转了360°)，它具有几个竖直凸齿602以及两个朝着框条中间部位的沿纵向隔开的竖直塞栓603，同时沿框条长度方向分布着几个锥形的凹区604。每个凸齿具有一个垂直面605和一个倾斜面607；所有凸齿的垂直面形成一个沿框条601长度方向延伸的整体垂直面605。具有倒角边缘606的两个塞栓603和603′从垂直面605朝外突出。该突起沿着半圆的周边608和608′，它们均从垂直面605突进与PCB边相邻的空间中。对于这两个塞栓603和603′，由于它们尺寸稍有差别，它们朝着PCB的突起也稍有差别，并且面对着硬卡金属保护罩的边610。对于倾斜面607也是这样，这从图33可以更清楚看出，其中，607对着从金属保护罩613伸出的竖直弧形段611，613具有几个沿保护罩边610长度方向分布的卡紧锁片612。
为了理解该框条601在金属保护罩613一条边上的装配情形，先强调一下MTB连接器614的相对(工艺)定位，它采用板框618的方案，依靠台阶620和舌片619来实现。其相应的透视图如图47和48所示。在这些图中，确定了紧接在密码插键之后的连接器后端604位置。现在可以用孔623来设定I/O连接器615的位置，如图44所示，仍利用板框结构作为定位装置。一旦用户把所有其它电子线路元件设置在PCB上，就可采用一次回流操作来形成完整的电子组件，如PCMCIA硬卡。该组件显然包括两个端部连接器。最后，在连接点621附近剪断，把每个电子组件与板框分离。应该注意到，预计这种设计也可以适应两个I/O连接器或完全没有I/O连接器的情形。
用户可把这种组件放在事先准备好的框条201与金属保护罩613组合件上。如图49所示(图中没有I/O连接器)，塞栓603和603′可以固定这个组件，如前面所讨论那样。从I/O到MTB连接器一侧来看，并假设PCB和连接器尾罩是透明的，则可得到图38。从图39可导出各种不同的透视图。
图40表示了在“反向”使用硬卡组件时，该设计的另一个有用的特性。由于存在密码插键，这种硬卡只可沿着一个方向插入外围设备中。由于反向使用(错用)，MTB连接器可把大的纵向力通过焊接柱传到PCB 616。如果使用者继续插入，从I/O一侧推动硬卡，则可能使PCB上的焊接点产生机械断裂，从而损坏了硬卡。如图40很明显，在该设计中MTB连接器的后端624靠在框条601的前面。由于后者固定在硬卡盒中，因此在把力传到焊接点之前，这个力可以容易地由PCB的边来承受。对于PCMCIA硬卡的目前标准为60牛顿。
本设计的另一个优点是它能够承受扭转和扭曲，如图41所说明。需要理解的是在这种机械加载模式中，构成PCMCIA组件的上、下金属保护罩趋向于相互沿相反方向移动。因为是从I/O连接器一端作用扭曲，其结果是在MTB连接器一侧的保护罩之间的相对移动最显著。因此，在MTB连接器一端的两个保护罩之间的连接受到了相当大的力(剪力)，它易于使焊接点断裂。由于存在凸齿602，它在该图中成为沿着框条601中一个凸齿总宽度的剖面形式，凸齿从对着的保护罩两侧进入，并位于保护罩边610中适当的凹区内，从而阻止了两个保护罩之间的相对纵向移动。而且，在PCMCIA硬卡的两侧(沿长度方向)，这种阻止机构分布在几个位置上。在这种加载模式下许多其它设计都很容易失效。所以，这是本设计的一大优点。因此，除了对盒内电子线路有特别安全保护(PCB对准/定位和固定)之外，装了框条还可进一步提高组件的坚固性。
参照图54-59，它表示了用于可消除“汽油桶”噪声的硬卡实施例的保护罩。所示保护罩用707概括表示。可以理解到，该保护罩可用于在先前各实施例中所述的其它相似保护罩。如同也在先前实施例中提到，该保护罩具有许多舌片609和槽口610，容许两个保护罩配合一起。也与先前的实施例相似，保护罩具有对角线的封闭角711。保护罩包括一个深冲压凹区712。该深冲压凹区具有一个底面714，底面有一个周向斜面716，它从底面朝下倾斜延伸到外部的周向法兰718。相邻于深冲压凹区，在周向法兰上有一个周向槽720。
参照图59a-61，表示了制造保护罩的第一步。这种制造设备包括一个上盖板722、822，上盖板叠加在冲孔板724、824上，而冲孔板本身又叠加在活动的上成形板726、826上。活动的上成形板叠加在活动的下推板728、828上，活动下推板同心地位于固定的下成形板730、830之外。保护罩的坯料732、832插在活动上成形板与活动下推板和下成形板之间。冲压过程的下一步在图60b中所示，其中，上盖板722、822，冲孔板724、824，活动上成形板726、826以及活动下推板728、828均相对于固定下成形板730、830朝下移动。该运动使得坯料成形为上述的保护罩形状，具有深冲压凹区712、812和周向槽720、820。该方法中的最后一步在图59c-60c中说明，其中，上盖板722、822，冲孔板724、824以及活动上成形板726、826均相对于活动下推板728、828，固定下成形板730、830以及加工好的保护罩坯料832朝上移动。参照图61可看出，距离“X”小于深冲压凹区的高度。
举例在68孔位连接器一侧的硬卡厚度在短的长度上为3.3mm；接着在主要的硬卡长度上增加到5mm(具有图中未表示的下陷区，以容许硬卡胶粘剂的厚度)，在I/O连接器一侧再回到3.3mm。对于图2的基本数据是用0.2mm厚的不锈钢材料作成0.75mm的深冲压凹区尺寸，具有规定的保护罩平面度。此外，硬卡美观的重要性决定了外表面上应该没有油脂或划痕、符合标准的平面度以及没有“汽油桶”现象。在这些保护罩的深冲压过程中，理解上述限制条件所给出的约束是很重要的。这是本发明中要讨论的主题。对于深冲压，由于局部双向弯曲操作、因材料缩颈引起的裂缝以及因该操作造成材料厚度局部改变，产生了其它问题。除了最终产品的尺寸特性以外，需要避免划痕和斑点。结合由两半保护罩的相互“按扣式配合”锁定性质提出的机械要求，需要充分注意到能自始至终达到PCMCIA硬卡制造中的质量目标。目前保护罩具有的材料厚度为0.15mm，深冲压区的深度“D”为0.85±0.05mm(即范围为0.1mm)。但是，对于这种薄材料的平面度难以保持，并且经常会发现产生局部应力和“汽油桶”现象。最终的尺寸“D”可以低到0.63mm(降低范围为0.85+0.05-0.63＝0.27mm)，形成一个带波纹的产品，对多数用户均不适用。为了避免这个问题，首先把材料厚度增加到0.2mm，新的尺寸“D”为0.75±0.03mm，此外，在几乎为70cm长×44cm宽的表面上，0.2mm范围的平面度标准是容许的。对于深冲压过程，最好存在低的拉伸强度(Rm)。在我们的情形中，希望采用Rm为600MPA的(1/4)H不锈钢。为了达到所希望的“按扣式配合”连接特性和没有斑点，希望采用(1/2)H材料(Rm＝850～900MPA，Rp 0.2＝320～330MPA)。因此，存在着相互矛盾的材料要求，尚需制造一种新产品。下面将说明所需新产品的形成过程。据说已满足了美观和消除“汽油桶”缺陷的要求。由于选择了相当坚韧的不锈钢保护罩材料，以及由于尺寸和平面度要求，涉及了相当高的冲压成形力。由于相应的反作用力，模具或甚至压机会受到延伸“咬合”作用。在深冲压的过渡区，材料被延伸和局部“变薄”，在这种区域可能发生“缩颈”断裂的危险。显著的剩余应力会促进“汽油桶”现象。
从水平平面区到三角形的斜边，深冲压区中的材料延伸是很大的。最好是需要从与这个深冲压延伸直接有关的其它材料区来“补充”材料。在环绕深冲压区之外的保护罩平法兰区域上，由深冲压模具作出一条槽，可以达到这一点。在PCMCIA卡保护罩法兰中的材料应力造成了所谓的“汽油桶”或“咔嗒噼啪”噪声。由于这个原因，保护罩变成可以双向-稳定，也造成了不平的保护罩和组件。所作出的槽沿着连续的矩形周边，包括弯曲的角区。沿着深冲压保护罩的周边，这种在棱边(沿着垂直于棱边长度的方向)上的材料局部变薄，由于把法兰与深冲压区隔离，可以消除在法兰中的应力。本发明把变形区与非变形区隔离，形成了平的无应力深冲压保护罩，没有“汽油桶”现象。把模具设计成它与保护罩材料刚配合时先形成一条槽；接着的模具运动才开始所希望的深冲压顺序。
对于不锈钢材料厚度要求0.2mm和深冲压尺寸0.75mm的专用情形，根据生产和质量要求，导出和确定了几个理想的工作条件a)棱边最好是一条连续长度的棱边，在为材料厚度150％的宽度上，局部厚度减少25％(参见图3和4)。
b)棱边的位置最好位于保护罩上模具的旁边，对着深冲压方向。
c)材料的屈服强度与拉伸强度之比最好低于40％。
d)模具需要限制在其垂直运动方向，运动距离与深冲压的深度相应。
e)根据是否有胶粘剂的要求，需要对模具作出修改。
参照图63a，表示了先前技术的IBM保护罩深冲压区，附有长度和角度尺寸。参照图63b，表示了按上述例子制造的本发明保护罩的深冲压区，附有长度和角度尺寸。为了比较，也表示了本发明保护罩深冲压区的理论形式。
参照图64a和64b，它表示了按照上述例子制造的本发明保护罩深冲压区的剖面照片图。参照图64c和64d，表示了按照上述例制造的本发明整个保护罩端区的剖面照片图。参照图65a和65b，表示了IBM先前技术的保护罩深冲压区的剖面照片图。参照图65c和65d，表示了IBM先前技术的整个保护罩端区的剖面照片图。
可以理解到，上述硬卡保护罩提供了以下优点提供一种实用方法，隔离了由于深冲压变形材料区变形产生的应力；达到这一点的方法是在材料深冲压开始之前，由深冲压模具在法兰区中设置出一条具有规定深度和宽度的连续棱边；规定不锈钢材料的最终深冲压保护罩在法兰区中没有应力，避免了“汽油桶”现象；根据深冲压的深度，需要限制相应的垂直模具运动(距离)；硬卡保护罩的优选材料的屈服强度对拉伸强度比小于40％，与PCMCIA的要求相一致。
还可以理解到，所提供的硬卡保护罩对弯曲和扭转具有最佳的强度和刚性。
尽管结合各种附图的优选实施例描述了本发明，应该理解到，可以采用其它相似的实施例，或者对所描述的实施例作出各种修改和补充，来完成本发明的同样功能而不会偏离本发明范围。因此，不应该把本发明限制在任何个别实施例中，而宁可按照所附权利要求说明的广度和范围来解释本发明。
PCMCIA型式21.扭转试验1/4硬不锈钢，厚度0.2mm试验条件硬卡组件包括两个保护罩和两个连接器，没有PCB作用扭矩为1.236Nm每次在一个方向上对硬卡作用扭矩(而不是5次)在硬卡上作用扭矩约10秒(而不是5分钟)即使超出10°的最大角，均作用最大扭矩在弯曲试验(按照PCMCIA标准)和指甲试验之前完成本试验表I
结论1.在最大转角时无失效现象2.在硬卡内的PCB或其它元件能起到隔离垫的作用，将明显地增加刚性利用参数L和K，上面的表达式对任何p可以如下给出CSBL_(p+2*(K-1))B，(p+2*(K-1)+1)ACSBL_(p+2*(K-1)+K*L+1)B，(p+2*(K-1)+K*L+2)A或CSBL_(p+2*(K-1)+1)B，(p+2*(K-1)+2)ACSBL_(p+2*(K-1)+K*L)B，(p+2*(K-1)+K*L+1)A因此，使由上述表达式组的每个表示的每个CS总线组内的CS总线电相等是足够的，其中P＝1，3，5，…或p＝0，2，4，…。因为没有CS总线满足两个α型和β型，因此引入这个条件。
相同地，在图38中可以看出施加到CS总线的振荡电压振荡周期是8H，即，水平扫描周期的2*K*L倍。假定有6组电绝缘CS总线，连接图案如图39所示，驱动波形如图40所示。而且，用于图39的连接图案在表8中示出。
在图40中，每个CS总线连接到设置在图左、右两端的所有6个CS干线上。因此，有6组电绝缘CS总线，结果L＝6。
而且，在图39中，在CS总线和CS干线之间的连接图案有些规则，即，在图中每12个CS总线重复相同的连接图案。因此，K＝1(＝12/(2L))。L＝4，K＝1
其中n＝1，9，17，…
PCMCIA型式23.指甲模拟试验1/4硬不锈钢，厚度0.2mm由数人来认可试验组件，他们关心用手(包括用指甲)裂开硬卡组件的抵抗能力试验条件硬卡组件包括两个保护罩和两个连接器，没有PCB从两侧直到14mm处夹持硬卡组件试验销按照修改版1的SK35578图样，在硬卡组件和试验销上涂油脂，以避免粘滑现象在相关扭转和弯曲试验之后完成本试验试验机设置y轴F＝100N，速率1∶1，量程0.1V/om(1om＝50N)x轴L＝50，速率5∶1，量程5mV/om(1om＝0.2mm)表III
结论1.打开组件的力非常高2.在I/O侧的力几乎与在纵向两侧的力一样高3.在I/O侧的穿入深度比在纵向两侧低得多4.力/位移曲线有重复性。
权利要求
1.一种硬卡，包括一个印刷线路板组件，和具有角的导电的卡保护罩，上述印刷线路板组件插在上述卡保护罩之间，其中至少一个上述角是斜角，和其中上述保护罩还包括沿靠近上述斜角的第一边缘延伸的第一凸缘，沿靠近上述斜角附近的第二边缘延伸的第二凸缘和在上述斜角上的第三凸缘，其中上述第一、第二和第三凸缘确定了一个围绕上述斜角的、罩住上述印刷电路板的连续的法兰凸缘。
2.如权利要求1的硬卡，其中上述第一、第二和第三凸缘是L形的。
3.如权利要求1的硬卡，其中至少两个角是斜角。
4.一种导电的保护罩，可与另一导电保护罩配合以形成一个硬卡的保护罩组件，上述保护罩包括一个平面部分，一个沿上述平面部分的至少一条边缘延伸的凸缘；和该凸缘具有从上述平面部分横向延伸的第一部分，从上述第一部分延伸的第二部分，该第二部分设置成平行上述平面部分并可朝向另外的导电保护罩上的一个凸缘的相应的第二部分；和一个在上述第二部分上的倾斜的槽口，用以接纳另外的导电保护罩的凸缘的第二部分上的舌片，从而将保护罩固定在一起。
5.如权利要求4的保护罩，其中上述凸缘的上述第二部分具有靠近上述第一部分的近端部分和与上述第一部分相对的远端部分，上述槽口从上述近端部分向上述远端部分倾斜。
6.如权利要求5的保护罩，其中上述倾斜的槽口包括多个沿上述凸缘延伸的槽口。
7.如权利要求6的保护罩，其中上述凸缘沿上述边缘的整个长度延伸。
8.如权利要求6的保护罩，其中上述凸缘沿至少两个边缘延伸。
全文摘要
一种硬卡包括插在两个带边的硬卡保护罩之间的一个印刷线路板，一个保护罩边上的舌片与另一个保护罩边上的槽口配合。硬卡的保护罩提供了高的刚性程度。因此提供了合适的刚性。还包括一个I/O连接器，它的接地不需要单独的接地点，并沿其长度得到屏蔽保护。舌片包括一个弧形件，它突出与槽口附近的另一个保护罩边缘配合。本发明的硬卡还包括一个印刷线路板，一个框条插在该印刷电路板的两个保护罩之间。还包括一个消除“汽油桶”噪声的保护罩，其中有一条槽沿周向围绕着深冲压凹区。
文档编号G06K19/00GK1694121SQ20051006378
公开日2005年11月9日 申请日期1998年8月12日 优先权日1997年8月13日
发明者安东尼尔斯·H.·J·格里茨, 保罗斯·J·M·皮格曼斯, 维姆·范·阿尔斯特, 保罗·J·M·波特斯 申请人:Fci公司
有关申请的相互参照本申请是悬而未决的申请系列号为08/628,480、申请日为1996年4月5日申请的部分继续申请。
背景技术：
发明领域本发明涉及了硬卡，尤其是涉及了这种卡的外部保护罩。
先前进展的简述硬卡已得到了广泛应用，特别是用于增添个人计算机的容量和功能。个人计算机存储卡国际协会(PCMCIA)已经建立了这种卡的标准，并把它们分类成I型、II型和III型卡。
先前的硬卡采用锁定和/或胶接在中间框上的保护罩，并且用激光焊或超声焊接把保护罩连在一起。较近代的硬卡采用了金属保护罩，它们直接相互固定而不用中间框。但是，很难使这种结构保持足够的刚性，来承受在通常使用过程中会作用在卡上的弯折、弯曲和扭转力。因此，需要有一种能避免上述困难的硬卡。
采用薄金属片来制作象PCMCIA存储卡组件那样尺寸相当大的产品外包装，其固有的特性是发出“汽油桶”的噪声，常常称为“咔嗒噼啪”声。因此继续要求对硬卡的两个半保护罩的深冲压区仍采用薄的材料，同时还可消除这种噪声。
发明概述本发明硬卡包括一个印刷线路板，印刷线路板插在两个带边的硬卡保护罩之间。一个保护罩边上的舌片与另一个保护罩边上的槽口配合。由此提供了合适的刚性。另外包括一个I/O连接器，它不用单独的接地点来接地并且沿其长度得到保护。
本发明另一个实施例的硬卡包括一个印刷线路板，印刷线路板插在两个带边的卡保护罩之间。一个保护罩边上的舌片与另一个保护罩边上的槽口配合。由此提供了合适的刚性。一个框条插在保护罩之间。另外包括一个I/O连接器，它不用单独的接地点来接地并且沿其长度得到保护。在本发明中还包括一个消除“汽油桶”噪声的保护罩，其中有一条周向槽环绕着深冲压的凹区。
附图简述参照以下附图来进一步描述本发明，其中
图1是本发明硬卡的分解透视图；图2是图1所示硬卡的透视图；图3是图1中圆圈III内区域的放大视图；图4a-4f是各种方式的示意图，其中，在本发明范围内，图1所示硬卡中的舌片和槽口相配合；图5a和5b是分解透视图，分别表示了图1所示硬卡中采用的I/O连接器及其相附的通用接地件，以及已与通用接地件配合的I/O连接器；图6a和6b分别是另一种I/O连接器的分解视图，以及已与通用接地件配合的I/O连接器视图；图7是另一种被保护的I/O插座的分解透视图；图8是另一种保护件的透视图，可用于图7所示的I/O插座；图9是本发明硬卡另一个优选实施例的分解透视图；图10是图9硬卡的仰透视图；图11是用于图9硬卡的保护罩的俯透视图；图12是图11中圆圈XII内区域的详细视图；图13是图11中圆圈XIII内区域的详细视图；图14是用于图9所示硬卡连接器的I/O连接器详细视图；图15是通过已配合锁片的剖视图16是通过图15中XVII-XVII的剖视图；以及图17是通过图15中XVIII-XVIII的剖视图；图18是用于本发明硬卡另一个优选实施例的保护罩俯视平面图；图19是图18所示保护罩的侧视图；图20是图18所示保护罩的端视图；图21是采用了图18所示保护罩的整个硬卡端视图；图22是用于本发明硬卡另一个优选实施例的保护罩俯视平面图；图23是图22所示保护罩的侧视图；图24是图22所示保护罩的端视图；图25是用于本发明硬卡另一个优选实施例的保护罩俯视平面图；图26是图22所示保护罩的侧视图；图27是图22所示保护罩的端视图；图28是图18所示保护罩的部分透视图；图29是图28中圆圈XXIX内区域的放大视图；图30是用于制造图18所示保护罩的坯料；图31是图30中圆圈XXXI内区域的放大视图；图32a和32b分另是舌片和槽口的另一个优选实施例视图；图33是不完全的详细透视图，表示了用于本发明硬卡的框条；图34是图1中所示整个框条的透视图；图35-38是硬卡各部分的侧视图和平面视图；图39-42是说明框条在保护罩内装配的各种透视图和示意图；图43-46是说明硬卡各部分的各种平面视图和端视图；图47-51是说明硬卡各部分的透视图；图52是支承在密码插键背面上的框条侧视图和俯视图；图53是说明硬卡扭转试验的示意图；图54是用于本发明硬卡另一个优选实施例的保护罩平面俯视图；图55是图54中通过55-55的剖视图；图56是图54中圆圈56内的详细视图；图57是图56中通过57-57的剖视图；图58是图55中圈58内的详细视图；图59a-59c是说明图54所示保护罩优选制造方法的示意图；图60a-60c是说明图54所示保护罩另一种优选制造方法的示意图；图61是图60a-60c所示设备的另一个示意图；图62a-62c是图59b中圆圈61内区域的详细视图；图63a，63b和63c是用于对比的详细剖视图，分别为先前技术保护罩的压延区剖视图，本发明保护罩的实际和理论的深冲压凹区剖视图；图64a和64b是照片图，表示了本发明保护罩的深冲压凹区的详细剖视图；图64c和64d是照片图，表示了本发明保护罩的整个端区的详细剖视图；图65a和65b是照片图，表示了先前技术保护罩的深冲压凹区的详细剖视图；图65c和65d是照片图，表示了先前技术保护罩的整个端区的详细剖视图；优选实施例详述参照图1-3，印刷线路板(PCB)组件在一端有一个金属化的I/O插座1，在板另一端有一个68孔位的MTB(MICRO TRIBEAMTM)插座2。连接器2具有与塑料外壳侧面作成整体的两个密码插键3和4，以及在该外壳上、下面上的竖直棱边5。在连接器2的每个密码插键端的上、下面上，还设有两个槽口6。I/O插座将在以下详细描述。
上、下硬卡保护罩7和8是完全相同的金属(如不锈钢)薄片冲压件。沿着保护罩的大部分长度上，在一侧最好设置许多断续相隔的竖直舌片9，而在另一侧以同样的断续位置设置了相应的槽口10。此外，在保护罩13的前侧设置了两个固定舌片11，而在每个保护罩后侧具有延伸区12，它垂直弯曲成与I/O连接器1的插头开口的金属保护罩前面对齐。这种垂直弯曲使硬卡外形变得美观，并且在使PCB组件沿轴向正确定位的同时，防止了所谓的硬卡“微笑”现象。
当硬卡的两个半保护罩7和8在PCB组件两侧定位和相互靠近时，舌片9和固定舌片11分别与对面位置上的槽口10和6配合，得到如图2所示的最终硬卡组件14。
通常如果只有一个舌片9与一个正确定位的槽口10配合，尽管硬卡组件在使用中受到机械的弯曲和拉伸，保持硬卡组件结构(参见图2)原样不变的力很低。由于沿着组件长度方向在两侧采用了相当多数量的等间隔的舌片和槽口，组件可以得到的足够刚性。一般说，由于冲压件的制造公差，在舌片和槽口之间可能存在，通常也的确存在着正确位置的对准-对不准现象。由此，在硬卡的两个保护罩相互之间，以及与MTB连接器2塑料外壳的槽口6之间，可以存在摩擦配合。适当选择一起配合成机械结构的舌片/槽口的尺寸和形状，可以提高这些单个摩擦力。例如，考虑图4a中舌片9的截面A，如果舌片比槽口长(图4d)、舌片被扭曲(图4e)或舌片被弯曲(图4c)，则在舌片和槽口之间可以产生摩擦配合。另外，在图4b和图4g，以及图4c和图4h中，提供了把舌片锁定在槽口内的几种方式，其中，由剪开部分形成的锁片9a位于舌片的中心或在舌片的一端，它在完全配合时把舌片锁定在槽口内。锁定装置的目的是承受机械力和保持组件原样不变。另一个目的是为硬卡组件提供基本上为平的金属侧面，容许与PCMCIA卡需要配合的设备插槽(图中未示)的接地点接触。
在图5a和5b中表示了I/O连接器，其中可看出，在上、下塑料壁20两端的塑料已去除，以容许从后面(PCB一侧)嵌入两个金属弹性件，弹性件具有腿21和22，腿具有朝内突出的锁片23和24以及端边25和26。在最后装配状态下，锁片23和24与已装配的I/O插头的金属保护罩插头连接器18接触，同时端边25和26压在上、下金属保护罩7和8上，由此实现了系统的总接地连接。在连接器两端，象原来设计中那样，用铆钉把这两个金属弹性件连接到PCB的接地印制线上。
参照图6a-6b，它表示了另一种实施例，其中，一个金属件嵌在I/O插座的上、下塑料壁上。这种装置的优点，不仅是只需要用一个零件，而且金属保护罩在连接器的整个长度上延伸，从而保证了位于连接器两端的两个接地点之间没有压降。在这个设计中，朝内突出的锁片23和24面对着中心塑料插口13，最终与所匹配的I/O插头的保护罩18接触。在I/O连接器另一侧的朝外突出的锁片27与上、下保护罩7和8接触，同时边25和26的位置也对着硬卡保护罩的边。
参照图7-8，表示了I/O插座保护罩的又一种改进形式，它替代了原来设计中的接地点7。这里上、下保护罩部分表示为两个单独的半罩，每个具有相互面对着的锁片保持开口12的对称段。这种替代设计不仅提供了具有锁片保持开口的金属板，而且除了SMT接线柱所需区域外，在I/O插座后端28上，也提供了在硬卡其余宽度上的金属壁。这个特性在图4中更为明显，它表示了从PCB后面看的I/O插座的侧视图。在该设计中的后端28(图8)如果被锁定在从下面保护罩区延伸的相似壁之上，则在硬卡的这一侧，提供了PCB电子线路和I/O连接器之间的EMI/ESD屏蔽措施。
参照图9-16，PCB组件在一端有一个金属化的I/O插座101，在板的另一端有一个68孔位的MTB插座102。MTB连接器102具有与塑料外壳侧面作成整体的两个密码插键103和104，以及在该外壳上、下面上的竖直棱边105。在MTB连接器102的每个密码插键端的上、下面上，在I/O连接器端上还设有两个槽口106。I/O插座将在以下详细描述。
上、下硬卡保护罩107和108是完全相同的金属薄片，如不锈钢薄片。沿着保护罩的大部分长度上，在一侧断断续续地设置了许多竖直舌片109，而在另一侧以同样的位置设置了相应的槽口110。此外，在保护罩的前侧113上设置了两个固定舌片111，而在保护罩后侧具有延伸区112，在最后的硬卡组件状态下，它垂直弯曲成与I/O连接器101的插头开口的金属保护罩前面对齐。这种垂直弯曲使得硬卡外形美观，同时使PCB组件沿轴向正确定位。
当硬卡的两个半保护罩107和108相互定位和靠近来封闭PCB组件时，舌片109与沿着边上的槽口110配合，固定舌片111通过槽口100，与对面的上保护罩上位置相对的槽口144配合，从而得到最终的硬卡组件。
在两侧沿着组件长度方向断续设置的舌片和槽口，足以保证所希望的组件刚性。如上所述，由于冲压件的制造公差，通常在舌片和槽口之间存在正确位置的对不准现象。因而由于侧面舌片109进入侧面槽口110，以及两个前固定舌片111通过两个槽口106进入连接器102塑料外壳的对面保护罩上的前槽口144，这种装置至少造成两个硬卡保护罩相互的初始摩擦配合。适当选择配合一起形成机械结构的舌片/槽口的尺寸和形状，可提高这种个别的摩擦力。
特别参照图9-10和14，表示了I/O插座保护罩的另一种改进形式，它替代了原来设计中的接地点107。这里上、下保护罩部分表示为两个分开的半罩，每个具有相互面对着的锁片保持开口112的对称段。这种设计不仅提供了具有锁片保持开口的金属板，而且除了SMT接线柱所需区域外，在I/O插座后端128上，也提供了在硬卡其余宽度上的金属壁。
图11和12表示了紧固舌片的修改形式，其中，舌片109包括一个竖直的圆弧区130，它具有对着的刚性两侧131和倒角132，从那里朝下和朝外伸出一个弹性锁片133。特别参照图13，在边缘134中形成槽口110。槽口110的两端具有边135和136，它们朝内倾斜到点138。特别参照图15-17，舌片133配合在槽口110中边缘134之下。
该实施例的两个硬卡保护罩最好由0.2mm不锈钢制成，并具有许多机械按扣式配合的紧固件。在两个保护罩相互装配之后，这些紧固件使硬卡对抵抗弯曲和扭转得到意想不到的刚硬程度。由于有多个接触点，这些紧固件也对两个硬卡保护罩之间的接地产生良好的电连接，并且还因为不采用中间承载表面，使硬卡对EMI作了最佳的屏蔽。这些紧固件包括了许多与槽口110配合的舌片109。从图中可以看到(图15和16的一部分)，每个舌片109和锁片133从垂直平面朝内倾斜，例如，倾斜一个角度α(图15)，以便更好地与槽口110配合。每个舌片109包括一个与锁片133成一体的弹性区132，锁片133钩在每个槽口110区域之下的边缘134内。这种锁片133在装配后保持硬卡的两个保护罩不打开。在配合时，舌片109将从锁片133顶端直到刚性两侧，承受弹性弯曲和扭转力。
每个舌片109还包括刚性的两侧131，它们配合在槽口110的两端内而具有某些间隙。许多刚性两侧131和槽口两端合在一起，使得在两个保护罩之间的机械连接具有高的剪切强度，它形成了抵抗弯曲和扭转的高刚性。也可注意到，硬卡的两个保护罩是完全相同和雌雄同体的，也就是说，每个保护罩同时包括公和母的紧固件。
特别是如图12-14所示，在配合时，倒角132将首先与前边135和136接触，从而它们将引导舌片109到达超过点138的端点位置，并保证锁片133钩住在边缘134之下。点138起到锁的作用，保持舌片定位在槽口内，并提供了一个指示正确锁定的可听到的“咔嗒”声。可以设计倒角132和边缘135和136的相对尺寸来吸收(冲压)制造公差。
把锁定机构设计成这样沿垂直方向在锁片和边缘134之间有一个初始间隙，而边缘端部137的第二弹性功能消除了这个间隙。因为这些端部具有小于90°的弯曲角，使得在装配硬卡的两个保护罩时，它们首先接触，然后在锁片133将被配合之前，它们被稍稍压在一起。此后锁定机构不再有间隙。
最好是，弹性舌片的累计总长度至少为保护罩长度的10％，更好的是为保护罩长度的50％。
特别参照图9，也可看到，在连接器102的每一端有一个槽口106，它容许舌片111通过连接器，与对面的硬卡保护罩中槽口144配合。因此，存在一个完全金属对金属的接触，从而不需要与连接器102中的塑料外壳配合。尤其是，如果仅把两个硬卡保护罩107和108相配合而不利用连接器101和102，则最终的硬卡盒仍是刚性的。
在上述PCMCIA硬卡的第二种型式上进行了扭转试验、弯曲试验和指甲模拟试验。这些试验分别表示在附表I、II和III中。
参照图18-21，表示了一个不采用I/O插座的实施例。该实施例在其它方面一般与图7-17中所示的实施例相同。也就是说，它具有完全相同的舌片245，舌片与完全相同的槽口254配合，并且它也具有用于MTB连接器(图中未示)的空间。特别参照图20-21，可以注意到，后端的连接舌片和槽口均设置在两旁，而在中心具有相邻接的板241和242。参照图22-24，表示了与上述实施例相似的另一个实施例，但它采用了单个的15孔位I/O插座343。舌片309和槽口310均与上述相同。在这个实施例中，连接舌片和槽口345和354分别被朝外设置，在硬卡前端的I/O连接器旁边，而在MTB连接器的一侧，舌片311与槽口344相互配合。
参照图25-27，表示了采用两个I/O连接器446和447的另一个实施例。该实施例在其它方面基本上与上述各实施例相同。可以注意到，在该硬卡的后端，舌片和槽口448位于两个I/O连接器之间和硬卡的后侧。
参照图28-29可以看到，上述各实施例的全金属角包括一个以549概括表示的折叠金属壁。参照图30-31可以注意到，该弯角可由一块坯料制成，坯料具有一个中央凸区450和侧面凸区451和452，它们可分段朝上和朝内折叠，以产生所希望的倒圆效果。由于EMI/ESD屏蔽或相似的全金属屏蔽不采用塑料或露在空气中，熟悉该技术的人员可以理解到这种全金属角构造的优越性。这种特性还在美观上有利，因为它没有锐边。
在上述硬卡中还可引入以下修改。
a)除了金属的硬卡保护罩以外，引入一个框条来支承内部的电子线路；以及b)提供把硬卡金属保护罩连接和固定到PCB上的装置。
在这个补充的实施例中，在用焊剂回流工艺把两个端部连接器(I/O和MTB连接器)固定之前，提供了一个装置来把它们适当对准PCB。最好是不需要紧密的连接器安装孔间隙，就可达到这个对准。对于两个或一个连接器(例如MTB侧)去除这个要求，PCMCIA盒仍可以满足。
为了引入这些变化，已经进行了设计的修改，但不改变在金属保护罩边缘上前述金属锁片按扣式配合的基本特性；也不改变I/O连接器的基本构形。
1)框条实施例包括引入一个塑料框条，它装在硬卡金属保护罩的一个侧边上，如图33所示。因为沿着硬卡保护罩中纵向设置的框条是关键的问题，因此以下讨论和附图均涉及这种组合情形。在上、下保护罩内可利用同样的框条。图34表示了这种框条601的两个不同的视图(除了第二个视图相对于第一个视图转了360°)，它具有几个竖直凸齿602以及两个朝着框条中间部位的沿纵向隔开的竖直塞栓603，同时沿框条长度方向分布着几个锥形的凹区604。每个凸齿具有一个垂直面605和一个倾斜面607；所有凸齿的垂直面形成一个沿框条601长度方向延伸的整体垂直面605。具有倒角边缘606的两个塞栓603和603′从垂直面605朝外突出。该突起沿着半圆的周边608和608′，它们均从垂直面605突进与PCB边相邻的空间中。对于这两个塞栓603和603′，由于它们尺寸稍有差别，它们朝着PCB的突起也稍有差别，并且面对着硬卡金属保护罩的边610。对于倾斜面607也是这样，这从图33可以更清楚看出，其中，607对着从金属保护罩613伸出的竖直弧形段611，613具有几个沿保护罩边610长度方向分布的卡紧锁片612。
为了理解该框条601在金属保护罩613一条边上的装配情形，先强调一下MTB连接器614的相对(工艺)定位，它采用板框618的方案，依靠台阶620和舌片619来实现。其相应的透视图如图47和48所示。在这些图中，确定了紧接在密码插键之后的连接器后端604位置。现在可以用孔623来设定I/O连接器615的位置，如图44所示，仍利用板框结构作为定位装置。一旦用户把所有其它电子线路元件设置在PCB上，就可采用一次回流操作来形成完整的电子组件，如PCMCIA硬卡。该组件显然包括两个端部连接器。最后，在连接点621附近剪断，把每个电子组件与板框分离。应该注意到，预计这种设计也可以适应两个I/O连接器或完全没有I/O连接器的情形。
用户可把这种组件放在事先准备好的框条201与金属保护罩613组合件上。如图49所示(图中没有I/O连接器)，塞栓603和603′可以固定这个组件，如前面所讨论那样。从I/O到MTB连接器一侧来看，并假设PCB和连接器尾罩是透明的，则可得到图38。从图39可导出各种不同的透视图。
图40表示了在“反向”使用硬卡组件时，该设计的另一个有用的特性。由于存在密码插键，这种硬卡只可沿着一个方向插入外围设备中。由于反向使用(错用)，MTB连接器可把大的纵向力通过焊接柱传到PCB 616。如果使用者继续插入，从I/O一侧推动硬卡，则可能使PCB上的焊接点产生机械断裂，从而损坏了硬卡。如图40很明显，在该设计中MTB连接器的后端624靠在框条601的前面。由于后者固定在硬卡盒中，因此在把力传到焊接点之前，这个力可以容易地由PCB的边来承受。对于PCMCIA硬卡的目前标准为60牛顿。
本设计的另一个优点是它能够承受扭转和扭曲，如图41所说明。需要理解的是在这种机械加载模式中，构成PCMCIA组件的上、下金属保护罩趋向于相互沿相反方向移动。因为是从I/O连接器一端作用扭曲，其结果是在MTB连接器一侧的保护罩之间的相对移动最显著。因此，在MTB连接器一端的两个保护罩之间的连接受到了相当大的力(剪力)，它易于使焊接点断裂。由于存在凸齿602，它在该图中成为沿着框条601中一个凸齿总宽度的剖面形式，凸齿从对着的保护罩两侧进入，并位于保护罩边610中适当的凹区内，从而阻止了两个保护罩之间的相对纵向移动。而且，在PCMCIA硬卡的两侧(沿长度方向)，这种阻止机构分布在几个位置上。在这种加载模式下许多其它设计都很容易失效。所以，这是本设计的一大优点。因此，除了对盒内电子线路有特别安全保护(PCB对准/定位和固定)之外，装了框条还可进一步提高组件的坚固性。
参照图54-59，它表示了用于可消除“汽油桶”噪声的硬卡实施例的保护罩。所示保护罩用707概括表示。可以理解到，该保护罩可用于在先前各实施例中所述的其它相似保护罩。如同也在先前实施例中提到，该保护罩具有许多舌片609和槽口610，容许两个保护罩配合一起。也与先前的实施例相似，保护罩具有对角线的封闭角711。保护罩包括一个深冲压凹区712。该深冲压凹区具有一个底面714，底面有一个周向斜面716，它从底面朝下倾斜延伸到外部的周向法兰718。相邻于深冲压凹区，在周向法兰上有一个周向槽720。
参照图59a-61，表示了制造保护罩的第一步。这种制造设备包括一个上盖板722、822，上盖板叠加在冲孔板724、824上，而冲孔板本身又叠加在活动的上成形板726、826上。活动的上成形板叠加在活动的下推板728、828上，活动下推板同心地位于固定的下成形板730、830之外。保护罩的坯料732、832插在活动上成形板与活动下推板和下成形板之间。冲压过程的下一步在图60b中所示，其中，上盖板722、822，冲孔板724、824，活动上成形板726、826以及活动下推板728、828均相对于固定下成形板730、830朝下移动。该运动使得坯料成形为上述的保护罩形状，具有深冲压凹区712、812和周向槽720、820。该方法中的最后一步在图59c-60c中说明，其中，上盖板722、822，冲孔板724、824以及活动上成形板726、826均相对于活动下推板728、828，固定下成形板730、830以及加工好的保护罩坯料832朝上移动。参照图61可看出，距离“X”小于深冲压凹区的高度。
举例在68孔位连接器一侧的硬卡厚度在短的长度上为3.3mm；接着在主要的硬卡长度上增加到5mm(具有图中未表示的下陷区，以容许硬卡胶粘剂的厚度)，在I/O连接器一侧再回到3.3mm。对于图2的基本数据是用0.2mm厚的不锈钢材料作成0.75mm的深冲压凹区尺寸，具有规定的保护罩平面度。此外，硬卡美观的重要性决定了外表面上应该没有油脂或划痕、符合标准的平面度以及没有“汽油桶”现象。在这些保护罩的深冲压过程中，理解上述限制条件所给出的约束是很重要的。这是本发明中要讨论的主题。对于深冲压，由于局部双向弯曲操作、因材料缩颈引起的裂缝以及因该操作造成材料厚度局部改变，产生了其它问题。除了最终产品的尺寸特性以外，需要避免划痕和斑点。结合由两半保护罩的相互“按扣式配合”锁定性质提出的机械要求，需要充分注意到能自始至终达到PCMCIA硬卡制造中的质量目标。目前保护罩具有的材料厚度为0.15mm，深冲压区的深度“D”为0.85±0.05mm(即范围为0.1mm)。但是，对于这种薄材料的平面度难以保持，并且经常会发现产生局部应力和“汽油桶”现象。最终的尺寸“D”可以低到0.63mm(降低范围为0.85+0.05-0.63＝0.27mm)，形成一个带波纹的产品，对多数用户均不适用。为了避免这个问题，首先把材料厚度增加到0.2mm，新的尺寸“D”为0.75±0.03mm，此外，在几乎为70cm长×44cm宽的表面上，0.2mm范围的平面度标准是容许的。对于深冲压过程，最好存在低的拉伸强度(Rm)。在我们的情形中，希望采用Rm为600MPA的(1/4)H不锈钢。为了达到所希望的“按扣式配合”连接特性和没有斑点，希望采用(1/2)H材料(Rm＝850～900MPA，Rp 0.2＝320～330MPA)。因此，存在着相互矛盾的材料要求，尚需制造一种新产品。下面将说明所需新产品的形成过程。据说已满足了美观和消除“汽油桶”缺陷的要求。由于选择了相当坚韧的不锈钢保护罩材料，以及由于尺寸和平面度要求，涉及了相当高的冲压成形力。由于相应的反作用力，模具或甚至压机会受到延伸“咬合”作用。在深冲压的过渡区，材料被延伸和局部“变薄”，在这种区域可能发生“缩颈”断裂的危险。显著的剩余应力会促进“汽油桶”现象。
从水平平面区到三角形的斜边，深冲压区中的材料延伸是很大的。最好是需要从与这个深冲压延伸直接有关的其它材料区来“补充”材料。在环绕深冲压区之外的保护罩平法兰区域上，由深冲压模具作出一条槽，可以达到这一点。在PCMCIA卡保护罩法兰中的材料应力造成了所谓的“汽油桶”或“咔嗒噼啪”噪声。由于这个原因，保护罩变成可以双向-稳定，也造成了不平的保护罩和组件。所作出的槽沿着连续的矩形周边，包括弯曲的角区。沿着深冲压保护罩的周边，这种在棱边(沿着垂直于棱边长度的方向)上的材料局部变薄，由于把法兰与深冲压区隔离，可以消除在法兰中的应力。本发明把变形区与非变形区隔离，形成了平的无应力深冲压保护罩，没有“汽油桶”现象。把模具设计成它与保护罩材料刚配合时先形成一条槽；接着的模具运动才开始所希望的深冲压顺序。
对于不锈钢材料厚度要求0.2mm和深冲压尺寸0.75mm的专用情形，根据生产和质量要求，导出和确定了几个理想的工作条件a)棱边最好是一条连续长度的棱边，在为材料厚度150％的宽度上，局部厚度减少25％(参见图3和4)。
b)棱边的位置最好位于保护罩上模具的旁边，对着深冲压方向。
c)材料的屈服强度与拉伸强度之比最好低于40％。
d)模具需要限制在其垂直运动方向，运动距离与深冲压的深度相应。
e)根据是否有胶粘剂的要求，需要对模具作出修改。
参照图63a，表示了先前技术的IBM保护罩深冲压区，附有长度和角度尺寸。参照图63b，表示了按上述例子制造的本发明保护罩的深冲压区，附有长度和角度尺寸。为了比较，也表示了本发明保护罩深冲压区的理论形式。
参照图64a和64b，它表示了按照上述例子制造的本发明保护罩深冲压区的剖面照片图。参照图64c和64d，表示了按照上述例制造的本发明整个保护罩端区的剖面照片图。参照图65a和65b，表示了IBM先前技术的保护罩深冲压区的剖面照片图。参照图65c和65d，表示了IBM先前技术的整个保护罩端区的剖面照片图。
可以理解到，上述硬卡保护罩提供了以下优点提供一种实用方法，隔离了由于深冲压变形材料区变形产生的应力；达到这一点的方法是在材料深冲压开始之前，由深冲压模具在法兰区中设置出一条具有规定深度和宽度的连续棱边；规定不锈钢材料的最终深冲压保护罩在法兰区中没有应力，避免了“汽油桶”现象；根据深冲压的深度，需要限制相应的垂直模具运动(距离)；硬卡保护罩的优选材料的屈服强度对拉伸强度比小于40％，与PCMCIA的要求相一致。
还可以理解到，所提供的硬卡保护罩对弯曲和扭转具有最佳的强度和刚性。
尽管结合各种附图的优选实施例描述了本发明，应该理解到，可以采用其它相似的实施例，或者对所描述的实施例作出各种修改和补充，来完成本发明的同样功能而不会偏离本发明范围。因此，不应该把本发明限制在任何个别实施例中，而宁可按照所附权利要求说明的广度和范围来解释本发明。
PCMCIA型式21.扭转试验1/4硬不锈钢，厚度0.2mm试验条件硬卡组件包括两个保护罩和两个连接器，没有PCB作用扭矩为1.236Nm每次在一个方向上对硬卡作用扭矩(而不是5次)在硬卡上作用扭矩约10秒(而不是5分钟)即使超出10°的最大角，均作用最大扭矩在弯曲试验(按照PCMCIA标准)和指甲试验之前完成本试验表I
结论1.在最大转角时无失效现象2.在硬卡内的PCB或其它元件能起到隔离垫的作用，将明显地增加刚性利用参数L和K，上面的表达式对任何p可以如下给出CSBL_(p+2*(K-1))B，(p+2*(K-1)+1)ACSBL_(p+2*(K-1)+K*L+1)B，(p+2*(K-1)+K*L+2)A或CSBL_(p+2*(K-1)+1)B，(p+2*(K-1)+2)ACSBL_(p+2*(K-1)+K*L)B，(p+2*(K-1)+K*L+1)A因此，使由上述表达式组的每个表示的每个CS总线组内的CS总线电相等是足够的，其中P＝1，3，5，…或p＝0，2，4，…。因为没有CS总线满足两个α型和β型，因此引入这个条件。
相同地，在图38中可以看出施加到CS总线的振荡电压振荡周期是8H，即，水平扫描周期的2*K*L倍。假定有6组电绝缘CS总线，连接图案如图39所示，驱动波形如图40所示。而且，用于图39的连接图案在表8中示出。
在图40中，每个CS总线连接到设置在图左、右两端的所有6个CS干线上。因此，有6组电绝缘CS总线，结果L＝6。
而且，在图39中，在CS总线和CS干线之间的连接图案有些规则，即，在图中每12个CS总线重复相同的连接图案。因此，K＝1(＝12/(2L))。L＝4，K＝1
其中n＝1，9，17，…
PCMCIA型式23.指甲模拟试验1/4硬不锈钢，厚度0.2mm由数人来认可试验组件，他们关心用手(包括用指甲)裂开硬卡组件的抵抗能力试验条件硬卡组件包括两个保护罩和两个连接器，没有PCB从两侧直到14mm处夹持硬卡组件试验销按照修改版1的SK35578图样，在硬卡组件和试验销上涂油脂，以避免粘滑现象在相关扭转和弯曲试验之后完成本试验试验机设置y轴F＝100N，速率1∶1，量程0.1V/om(1om＝50N)x轴L＝50，速率5∶1，量程5mV/om(1om＝0.2mm)表III
结论1.打开组件的力非常高2.在I/O侧的力几乎与在纵向两侧的力一样高3.在I/O侧的穿入深度比在纵向两侧低得多4.力/位移曲线有重复性。
权利要求
1.一种硬卡，包括一个印刷线路板组件，和具有角的导电的卡保护罩，上述印刷线路板组件插在上述卡保护罩之间，其中至少一个上述角是斜角，和其中上述保护罩还包括沿靠近上述斜角的第一边缘延伸的第一凸缘，沿靠近上述斜角附近的第二边缘延伸的第二凸缘和在上述斜角上的第三凸缘，其中上述第一、第二和第三凸缘确定了一个围绕上述斜角的、罩住上述印刷电路板的连续的法兰凸缘。
2.如权利要求1的硬卡，其中上述第一、第二和第三凸缘是L形的。
3.如权利要求1的硬卡，其中至少两个角是斜角。
4.一种导电的保护罩，可与另一导电保护罩配合以形成一个硬卡的保护罩组件，上述保护罩包括一个平面部分，一个沿上述平面部分的至少一条边缘延伸的凸缘；和该凸缘具有从上述平面部分横向延伸的第一部分，从上述第一部分延伸的第二部分，该第二部分设置成平行上述平面部分并可朝向另外的导电保护罩上的一个凸缘的相应的第二部分；和一个在上述第二部分上的倾斜的槽口，用以接纳另外的导电保护罩的凸缘的第二部分上的舌片，从而将保护罩固定在一起。
5.如权利要求4的保护罩，其中上述凸缘的上述第二部分具有靠近上述第一部分的近端部分和与上述第一部分相对的远端部分，上述槽口从上述近端部分向上述远端部分倾斜。
6.如权利要求5的保护罩，其中上述倾斜的槽口包括多个沿上述凸缘延伸的槽口。
7.如权利要求6的保护罩，其中上述凸缘沿上述边缘的整个长度延伸。
8.如权利要求6的保护罩，其中上述凸缘沿至少两个边缘延伸。
全文摘要
一种硬卡包括插在两个带边的硬卡保护罩之间的一个印刷线路板，一个保护罩边上的舌片与另一个保护罩边上的槽口配合。硬卡的保护罩提供了高的刚性程度。因此提供了合适的刚性。还包括一个I/O连接器，它的接地不需要单独的接地点，并沿其长度得到屏蔽保护。舌片包括一个弧形件，它突出与槽口附近的另一个保护罩边缘配合。本发明的硬卡还包括一个印刷线路板，一个框条插在该印刷电路板的两个保护罩之间。还包括一个消除“汽油桶”噪声的保护罩，其中有一条槽沿周向围绕着深冲压凹区。
文档编号G06K19/00GK1694121SQ20051006378
公开日2005年11月9日 申请日期1998年8月12日 优先权日1997年8月13日
发明者安东尼尔斯·H.·J·格里茨, 保罗斯·J·M·皮格曼斯, 维姆·范·阿尔斯特, 保罗·J·M·波特斯 申请人:Fci公司
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