CN105746002B - 电气部件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种方法，用于制造具有壳体部分（30）和部件支架（10）的电气部件（1），该部件支架设有导体路径结构（11）。导体路径结构（11）具有中断部（15），通过该中断部，导体路径结构（11）的连接段（14）与导体路径结构的主段（13）电气分离。部件支架（10）布置在壳体部分（30）上，使得在部件支架（10）与壳体部分（30）之间形成导热连接，主段（13）保持与壳体部分（30）电分离。测量导体路径结构（11）的主段（13）与壳体部分（30）之间的电阻。部件支架（10）通过固定元件（50）紧固到壳体部分（30），由此中断部（15）通过紧固元件（50）电桥接，且主段（13）以导电的方式连接到壳体部分（30）。本发明还涉及部件（1）。

Description

电气部件及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种电气部件，具体为车辆的控制装置，并且涉及其制造方法。

背景技术

本发明的含义内的电气部件具有支架，例如电路板，带有电气部件布置在其上，其中，支架布置在壳体中。这样的部件例如是车辆的（发动机）控制装置，其中，壳体是由导电材料构成。下面的描述是参照这样的控制装置，其中，这种参照仅仅是为了更简单的解释问题和本发明，而不是应当被看做是对其的限制。

电路板通过螺杆或类似的紧固元件机械地连接到该壳体。出于功能的原因，该电路板（即，它的导体路径构造）直接地或电容式电连接或耦接到壳体。在控制装置包含具有高工作电压（例如，带有超过60伏的直流电压）的部件的情况下，相对于所述壳体，对带有电气部件的电路板的绝缘的需求增加，除计划中的直接或电容耦接之外。

控制装置的电路板热连接到控制装置的壳体，以便能够消除电气部件中出现的损失热。热连接被应用为例如浆料，并且通过按压形成最终状态。仅仅在这个状态下，才能评估绝缘故障（内封的导电粒子或空气锁）。在电路板安装在壳体中之后，热接头被并联连接到电路板与壳体之间的直接或电容电接头。因此，通过测量不再能够在最终状态中检测绝缘功能以找出安全相关的绝缘故障。这样的绝缘故障能够例如由偶然出现在导热浆料内的导电粒子引起，所述粒子减小壳体与电路板之间的电阻，或者甚至形成壳体与电路板之间的电接头。

即使这样的故障是罕见的或不大可能的，但是在保护个体的环境下，可靠的检测是需要的。

发明内容

本发明的一个目的是详细说明一种电气部件和方法，其中，能够执行电路板相对于该部件的导电壳体的电绝缘的可靠检测。

这个目的是通过具有独立权利要求的特征的方法和部件来实现的。部件和方法的有利改进和研制从各个从属权利要求中显现出来。

详细指出一种电气部件特别是车辆的控制装置，其具有壳体部分和部件支架，其中，该部件支架具备导体路径构造。具备该导体路径构造的该部件支架特别是一种电路板，例如印刷电路板。该导体路径构造也可以称作条状导体布置。通过导体路径构造彼此电连接的多个电气部件布置在部件支架的第一主侧。

该部件支架通过与第一主侧相反的第二主侧布置在壳体部分上，并且通过至少一个紧固元件连接到壳体部分。部件支架配置有在壳体部分上的第二主侧的事实在此具体指的是，第二主侧在几个点或整个表面区域支撑在壳体部分上，更确切的说：抵靠壳体部分的内表面，具体的，或者直接或者通过连接层。该连接层具体为导热的、电绝缘层，其能够例如由导热浆料形成。该壳体部分优选地围绕该部件支架在此在几个点处相接合或者在侧面完全包围后者。在这种情况下，该部件支架配置在该壳体部分中。

该导体路径构造具有在该紧固元件的区域中的中断部，其中，当紧固元件把部件支架紧固在壳体上时，分配给紧固元件的该中断部通过该紧固元件被电桥接。该部件可以具有多个紧固元件，每个被分配一个中断部，其配置在各个紧固元件的区域中并且在部件的成品状态下通过后者进行电桥接。在第一主侧的俯视图中，该紧固元件优选地盖住分配给其的中断部。

通过利用中断部，特别是导体路径构造的连接段与导体路径构造的主段电气分离。优选地，这些电气部件通过导体路径构造的主段彼此电连接。

部件能够得当地被构造，使得导体路径构造的主段与壳体部分的电连接仅仅是通过紧固元件形成，且主段以其它方式与壳体部分电气分离。

在部件的制造范畴内，对绝缘故障的测试由此能够在整个圆周进行。所述测试使得下述成为可能，检测即使是能够由在部件支架与壳体部分之间例如导电浆料形式的导热接头引起的那些误差。由此提高防备电压故障的安全性。

在有利的改进中，导体路径构造的连接段以导电方式连接到壳体部分。在优选的改进中，壳体部分自身是导电的。

利用连接段与主段之间的通过紧固元件的中断部的桥接，在导体路径构造的主段与壳体部分之间优选地形成电连接。电连接在此从壳体部分延伸到主段，尤其是通过连接段和紧固元件。替代地或附加地，主段能够通过紧固元件直接地电连接到壳体部分。在电气部件的制造期间，由于中断部，连接段与壳体的电连接有利地不干扰导体路径构造的主段与壳体部分之间的绝缘测量，只要紧固装置不桥接中断部。

紧固元件能够可选地为螺杆、铆钉、带槽的传动螺柱或夹持元件，其通过部件支架的凹口或孔接合到壳体部分的对应接合开口中，此时，紧固元件把部件支架紧固到壳体上。该凹口或孔具体地延伸通过部件支架，从第一主侧到第二主侧，从而，所述凹口或孔完全穿透部件支架。通孔或在部件支架的边缘上的横向打开的凹口能够被包括。

为了在紧固元件把部件支架紧固在壳体上时在导体路径构造上桥接中断部，紧固元件由导电材料组成或者至少在面对中断部的区段中具有导电层。

在一个改进中，导体路径构造具有围绕该凹口或孔的中断部。在一个改进中，导体路径构造能够遵循该凹口或孔的形状。因此，该中断部能够通过紧固元件进行电桥接。

根据一种改进，该导体路径构造能够在紧固元件的区域中具有形成在第一主侧上的第一接触表面。具体地，导体路径构造的连接段具有第一接触表面。当紧固元件把部件支架紧固到壳体上时，该第一接触表面电接触紧固元件。在这个改进中，与壳体的电连接能够通过形成在第一主侧上的导体路径构造来形成，例如，第一接触表面通过导体路径连接到壳体部分。

在一个研制中，在第一主侧的俯视图中，第一接触表面围绕环形节段形状的凹口或孔延伸。主段的连接区域优选地配置在第一主侧的区域中，补充环形节段形状的第一接触表面以形成假想的整环。在安装状态下，紧固元件优选地重叠第一接触表面和连接区域，并且具体地，与它们接界，从而在连接段与导体路径构造的主段之间形成电桥接。

在进一步的改进中，该导体路径构造能够在该紧固元件的区域中具有形成在第二主侧上的第二接触表面，与第一主接触表面相反，在第二主侧的俯视图中，具体为部分地或完全的重叠第一接触表面。具体地，导体路径构造的连接段具有第二接触表面。例如，在第二主侧的俯视图中，第二接触表面围绕环形节段形状的凹口或孔延伸。

在一种有利的改进中，第一和第二主侧上的第一和第二接触表面通过部件支架电连接。这个连接例如通过尤其由部件支架的导体路径构造的区段形成的通道来形成，并且因此不同于紧固元件。例如，凹口或孔配备有金属衬套用于第一接触表面与第二接触表面的导电连接。在这个改进中，第二接触表面能够在部件支架的第二主侧上电连接到壳体部分，这个主侧面对壳体部分。第二接触表面在部件支架的第一主侧上仅仅电连接到导体路径构造的主段，通过电桥接到第一主侧上的第一接触表面，此时，紧固元件把部件支架紧固到壳体，并且在这个过程中，把第一接触表面连接到部件支架的导体路径构造的主段。

壳体部分能够在提供的紧固元件的区域中具有第三接触表面，其电接触以及，在一种研制情况下，还机械接触第二接触表面，此时部件支架配置在壳体部分中。通过这种方式，能够实现第二接触表面与壳体部分之间的特别好的电接触接合。

可以进一步有利的是，如果至少是第一接触表面配备有导电可塑性变形层。因此，紧固元件与相关第一接触表面之间的电接触接合能够在长的时间时段内被维持，即使部件意在工作期间暴露于，例如在车辆中，如振动。

紧固元件与第一接触表面之间的接触接合能够进一步的被改进，通过这样的事实，紧固元件在接界第一主侧的支承面的区域中具有切断环，特别是为了把部件支架非确实的紧固到壳体上。具体地，该切断环在第一接触表面的区域中切入导体路径构造的连接段。利用切断环，由紧固元件实现的电接触的品质能够被改进，因为，这个接触被维持，即使在紧固的机械应力释放之后，并且因此，例如，增大由中断部的桥接形成的电接地接触的保护功能的可靠性。

部件支架能够在几个区段连接到壳体部分，通过导电绝缘层，其也可称作热接口。

进一步提出用于产生和/或测试按照先前描述构造的电气部件的绝缘能力的方法。这被理解意味着，特别是在方法中，在部件的制造期间，导体路径构造的主段相对于壳体部分的电绝缘被测量。

在这个方法中，部件支架通过第二主侧布置在壳体部件上，从而在部件支架与壳体之间形成导电连接，并且具体地主段保持与壳体部分的电气分离。在这个方法的改进中，当部件支架通过第二主侧布置在壳体部分上时，导体路径构造的连接段以导电方式连接到壳体部分。例如，第二接触表面在此机械、电接触壳体部分，特别是与壳体部分的第三接触表面。

随后，通过在壳体部分与部件支架之间施加电压，进行绝缘测量。

具体地，导体路径构造的主段与壳体部分之间的电阻通过在壳体部分与部件支架的导体路径构造的主段之间施加电压来测量。随后，通过至少一个紧固元件，部件支架紧固在壳体部分上，作为这个的结果，分配给紧固元件的中断部通过紧固元件电桥接，并且主段以导电方式连接到壳体部分。

当进行绝缘测量时，具体地在部件支架的导体路径构造的主段与壳体部分之间施加电压。在一种改进中，在绝缘测量期间，在中断部的区域中，绝缘冲头被压在第一主侧上，例如压在第一接触表面上和/或连接区域上，从而把第二主表面压在壳体部分上。

这个方法允许在整个圆周上的可靠绝缘测试，并因此，在不必满足高绝缘要求的部件的情况下，获得与成品部件的绝缘状态有关的完整了解。

在该方法的改进中，在部件支架布置在壳体部分上之前，导热电绝缘层被应用在所述两个接合搭档的至少一者上，至少在几个区段中，例如通过在几个点处将导热浆料应用到第二主侧和/或壳体部分上。然后配置部件支架，具体的方式是，由导热电绝缘层形成部件支架与壳体部分之间的导热连接。在这个改进中，导热电绝缘层的电绝缘能力优选为通过导体路径构造的主段与壳体部分之间的电阻测量来确定。这个方法因此实现的试验是，热接口有效作为电绝缘屏障。

附图说明

部件及方法的更多优点和有利改进及研制从连同附图解释的下列示范性实施例中显现出来。

图中：

图1示出根据本发明的部件的部件支架的导体路径构造的细节的示意图，其中，导体路径构造装备有中断部，其能够由紧固元件电桥接；

图2示出图1的部件支架的截面视图，在承担紧固的区域中；

图3示出穿过根据本发明的部件的示意性截面视图，其中，部件支架和壳体部分在承担紧固的区域中示出，在紧固之前；

图4示出穿过根据本发明的部件的示意性截面视图，其中，部件支架和壳体部分在承担紧固的区域中示出，在紧固之后；和

图5示出示意性截面视图，其示出通过切断环，紧固元件与导体路径构造的改进电连接。

具体实施方式

图1示出根据本发明的部件1的部件支架10的导体路径构造11的细节的示意图，是俯视图。如图2的截面视图中能够看到的，导体路径构造11被应用在部件支架10的第一主侧19上，并且用于形成与多个电气部件的电连接，从而形成部件1的电路。为了简化的原因，电气部件没有在图中示出，因为其类型和在部件支架上的布置对本发明来说是次要重要的。

提供部件支架10，例如电路板，在第二主侧19位于前方的状态下引入壳体部分30中，该壳体部分没有在图1和2中示出。部件支架10通过一个或多个紧固元件例如螺杆、铆钉、带槽的传动螺柱或类似的紧固元件机械地连接到壳体部分30。壳体部分30由导电材料例如金属构成，或者在几个区段由这样的材料形成，或者至少在其面对部件支架10的一侧的几个点处设有金属层。

部件支架10，更确切地说是其导体路径构造11由于功能原因直接地或电容式电连接或耦接到壳体部分30。出于这个目的，下文更详细描述的电连接在导体路径构造11与壳体部分30之间形成。如果部件1包含电气部件，其工作电压大于60伏，对带有电气部件（即电路）的部件支架10相对于壳体部件30的绝缘要求更高，这能够通过绝缘的测量来证实。

为了能够消除电气部件中出现的热损失，部件1的部件支架10通过电绝缘热接口连接到壳体部分30，其示为由导热浆料形成的层。导热浆料填充例如部件支架10与壳体部分30之间的空隙34，为了清楚起见，没有在图中示出。

在部件支架10与壳体部分30的机械连接之前，也用来确保电子电路的选定部分相对于壳体部分30的电绝缘的热接口，例如为导热浆料，被施加给部件支架10的第二主侧19和/或基部，其是面对部件支架10的第二主侧20的、壳体部分30的表面，并且通过挤压进入最终状态。通过把填充的部件支架10插到壳体部分30中，特别是压在壳体部分30的基部上来进行所述挤压。在这个状态中，能够评估绝缘故障，其能够例如由封入浆料中的导电粒子或由空气锁引起。

这个评估通过图1和2中示出的导体路径构造11而变得可能。导体路径构造11延伸进入部件支架10的凹口12（在本例中为通孔）的区域。更确切地说，凹口12被导体路径构造11环绕。 在凹口12的区域中，导体路径构造11设置有一个或多个中断部15，作为此的结果，导体路径构造11被分成第一导体路径部分13和第二导体路径部分14。 具体地，第一导体路径部分13构成导体路径构造11的主段，第二导体路径部分14构成连接段。

第二导体路径部分14的那些环绕凹口12的区段形成第一接触表面16。在第一主侧19的俯视图中，第一接触表面16围绕环形节段形状的凹口12伸展。第一导体路径部分13具有连接区域13a，所在区域补充环形节段形状的第一接触表面16以形成假想的整环。

如最好从图2的截面视图中能够看到的，第二导体路径部分14通过通道18电连接到部件支架10的第二主侧20上的第二接触表面17。通道18能够贯穿部件支架10延伸，作为导体路径构造11的一区段，这个区段嵌入部件支架10中，因此，所述通道接界部件支架10的材料，具体为在侧面围绕后者，且通道18的部分没有暴露。替代地，所述通道能够由凹口12的壁的部分的金属衬套形成。在这个例子中，第二接触表面17与第一接触表面16相反定位并且围绕凹口，例如环状地。在第二主表面20的俯视图中，第二接触表面17例如完全地重叠第一接触表面16。

部件支架10配置在壳体部分30中，其方式是，对于相关联的紧固元件，凹口12达到了位于壳体部分30的对应凹口33之上。通过这种方式，如能够从图3和4看到的，部件支架10与第二接触表面17一起搁在壳体部分30的支承表面31上，这个支承表面由壳体基部32的突起的顶面形成。支承表面31构成第三接触表面，通过其，经由第二接触表面17形成与导体路径构造11的第二导体路径部分14的电连接。作为第一导体路径部分13与第二接触表面17之间没有电连接这样的事实的结果，导体路径构造11的第一导体路径部分13最开始也没有电耦接到壳体部分30。

在这个情形中（如图3中所示），电测试能够通过例如施加于壳体部分30的负电压和壳体部分30与正被测量的导体路径构造11的第一导体路径部分13之间的电压来进行。如果产生不希望有的电连接的导电粒子或空气被包入在壳体基部32与部件支架10的第二主侧20之间形成的空隙34中所引入的热接口中，这个能够通过电测试来检测。附图标记35进一步地标示环形间隙，在挤压操作期间被引入该环形间隙中的热接口材料能够流动，目的在于不污染用于电接触的支承表面31。在测试期间，部件支架10优选为通过绝缘冲头40（图3）压靠着壳体部分30的壳体基部32。

在正测试已经结束之后，冲头40移除，部件支架10例如通过螺杆50被紧固在壳体部分30上。这在图4中示出，其中通过穿过凹口12的螺杆尾53，螺杆50接合到对应的凹口33中。一旦由螺杆50的螺杆头51形成非正连接，螺杆头51的导电支承面52桥接第一接触表面16与连接区域13a之间的中断部15，即，所述支承面把第一导体路径部分13连接到第二导体路径部分14。 支承面52的导电性能够通过螺杆50自身的材料（例如金属）或者选择性提供的涂层来实现。有了通过螺杆50（或其支承面52）的中断部15的桥接，导体路径构造11通过第二导体路径部分14、通道18、第二接触表面17和第三接触表面电连接到壳体部分30。

导体路径构造在紧固区域（紧固点）中的所述配置能够设在这些紧固点中的一个、多于一个或全部上。

如图5所示，螺杆50与导体路径部分13、14的改进电连接能够通过螺杆头51的支承面52来实现，该支承面设有通过螺杆接头“挖”入导体路径部分13、14的切断环54。即使在释放机械应力之后，机械和电接触得以维持并且由此提高保护功能的可靠性。

为了进一步优化电接触，导体路径部分13、14能够附加地印有焊料。因此获得可塑性变形的中间层，其能够同样增加连接的耐久性。

Claims (15)

1.一种用于制造具有壳体部分（30）和部件支架（10）的电气部件（1）的方法，该部件支架设有导体路径构造（11），其中

-该部件具有多个电气部件，它们布置在部件支架（10）的第一主侧（19）上，

-该导体路径构造（11）具有中断部（15），通过该中断部，导体路径构造（11）的连接段（14）与导体路径构造的主段（13）电气分离，

-这些电气部件通过导体路径构造（11）的主段（14）彼此电连接，

并且，该方法包括以下步骤：

-通过与第一主侧（19）相反的第二主侧（20）把部件支架（10）布置在壳体部分（30）上，使得在部件支架（10）与壳体部分（30）之间形成导热连接，主段（13）保持与壳体部分（30）的电气分离，

-随后，通过在壳体与主段（13）之间施加电压来测量导体路径构造（11）的主段（13）与壳体部分（30）之间的电阻；以及

-随后，通过至少一个紧固元件（50），把部件支架（10）紧固在壳体部分（30）上，作为此的结果，中断部（15）通过紧固元件（50）电桥接，并且主段（13）以导电的方式连接到壳体部分（30）。

2.如在前权利要求所述的方法，其中，当部件支架（10）通过第二主侧（20）布置在壳体部分（30）上时，导体路径构造（11）的连接段（14）以导电的方式连接到壳体部分（30）。

3.如在前任一项权利要求所述的方法，其中

-在部件支架（10）通过第二主侧（20）布置在壳体部分（30）上之前，在部件支架（10）的第二主侧（20）和/或壳体部分（30）上，至少在几个区段，应用导热电绝缘层，

-部件支架（10）布置在壳体部分（30）上，其方式是，通过导热电绝缘层在部件支架（10）与壳体部分（30）之间形成导热连接，以及

-通过测量导体路径构造（11）的主段（13）与壳体部分（30）之间的电阻，确定导热电绝缘层的电绝缘能力。

4.如权利要求3所述的方法，其中，在电阻测量期间，绝缘冲头（40）在中断部（15）的区域中压在第一主侧（19）上，从而把第二主侧（20）压在壳体部分（30）上。

5.一种电气部件（1），具有壳体部分（30）和部件支架（10），该部件支架设有导体路径构造（11），其中

-多个电气部件布置在部件支架（10）的第一主侧（19）上，

-部件支架（10）通过与第一主侧（19）相反的第二主侧（20）布置在壳体部分（30）上，使得在部件支架（10）与壳体部分（30）之间形成导热连接并且主段（13）保持与壳体部分（30）电气分离，

-导体路径构造（11）具有在紧固元件（50）的区域中的中断部（15），通过该中断部，导体路径构造的连接段（14）与导体路径构造的主段（13）电气分离，

-这些电气部件通过导体路径构造（11）的主段（13）彼此电连接，

-连接段（14）以导电的方式连接到壳体部分，

-当紧固元件（50）把部件支架（10）紧固在壳体部分（30）上时，中断部（15）通过紧固元件（50）电桥接，并且因此，利用连接段（14）与主段（13）之间的通过紧固元件（50）的中断部（15）的电桥接，在导体路径构造的主段（13）与壳体部分之间形成导电连接。

6.如在前权利要求所述的部件，其中，导热绝缘层布置在部件支架（10）与壳体部分（30）之间的几个区段中，从而通过壳体部分（30）移除来自部件支架（10）的热量。

7.如权利要求5和6任一项所述的部件，其中，导体路径构造（11）的连接部（14）具有在紧固元件（50）的区域中的第一接触表面（16）和与第一接触表面（16）相反的第二接触表面（17），第一接触表面形成在第一主侧（19）上，第二接触表面形成在第二主侧（20）上且具体靠在壳体部分（30）上。

8.如权利要求7所述的部件，其中，第一和第二接触表面（16,17）通过部件支架（10）的导体路径构造（11）的区段以导电的方式连接穿过部件支架（10）。

9.如权利要求8所述的部件，其中，壳体部分（30）具有在要提供的紧固元件（50）的区域中的第三接触表面（31），当部件支架（10）布置在壳体部分（30）中时，第三接触表面电接触第二接触表面。

10.如权利要求7所述的部件，其中，至少是一接触表面（16）设有导电可塑性变形层。

11.如权利要求5所述的部件，其中，紧固元件（50）可选为螺杆、铆钉、带槽的传动螺柱或夹持元件，其通过部件支架（10）的凹口（12）或孔接合到壳体部分（30）的对应接合开口（33）中，此时，紧固元件（50）把部件支架（10）紧固到在壳体部分（30）上。

12.如权利要求11所述的部件，其中，导体路径构造（11）具有围绕凹口（12）或孔的中断部（15）。

13.如权利要求5所述的部件，其中，导体路径构造（11）遵循凹口（12）或孔的形状。

14.如权利要求5所述的部件，其中，紧固元件（50）由导电材料组成，或者具有导电层，至少在面对中断部（15）的区段中。

15.如权利要求5所述的部件，其中，紧固元件（50）具有切断环（54），在接界第一主侧（19）的支承表面（52）的区域中。