CN108029193B - 用于包封电气单元的方法以及电气结构元件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于覆盖电气单元的方法，所述电气单元被两个塑料模制本体覆盖。所述发明还涉及一种电气部件，所述电气部件借助于所述方法产生。

Description

用于包封电气单元的方法以及电气结构元件
技术领域
本发明涉及一种用于包封电气单元的方法、并且还涉及一种借助于这种类型的方法产生的结构元件。
背景技术
电气单元尤其可以是用于测量电流并且用于将预处理的测量信号转发给上级评估电子装置或控制系统的组件。这种类型的组件尤其被连接至分流电阻器以用于测量电流的目的。有待测量的电流然后流过分流电阻器，并且测量跨所述分流电阻器的电压，所述电压进而允许得出关于电流的结论。
迄今为止，压入销已被焊接到这种类型的分流电阻器上。在模制过程中，这个部件然后将与插头端子连接在一起以便形成热塑性壳体。为了确保在此过程中形成的分流器压入区域的严密性，对表面进行部分激光处理、并且然后对其进行部分浇铸和固化。安装有元件的印刷电路板被压入这种类型的壳体中，并且盖子借助于激光被焊接到其上。
然而，迄今为止已知的过程具有若干缺点。首先，电气单元被定位在空腔中。湿气扩散到所述空腔中可能导致迁移、腐蚀、以及短路。超声焊接技术典型地由于印刷电路板的沉降而不能用作用于电桥、极端子、以及缆线输出的连接技术。大量不同的工序成本高昂且资源密集。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种用于包封电气单元的方法，所述方法是以可替代现有技术的方式、尤其以比现有技术更好的方式执行的。本发明的另一个目的是提供一种电气结构元件，借助于所述类型的方法产生所述电气结构元件。
根据本发明，这是通过本发明的一个方面所涉及的方法和本发明的另一个方面所涉及的电气结构元件来实现的。有利的改进例如可以从相应的优选实施方式中收集。权利要求书的内容通过明确引用而被结合在说明书的内容中。
本发明涉及一种用于包封电气单元的方法，其中，所述方法包括以下步骤：
- 将所述电气单元连接至引线架，然后
- 使用第一塑料材料来包封所述电气单元以形成内部模制本体，从而使得所述电气单元的多个触点从所述内部模制本体伸出，
- 从所述引线架中冲压出所述内部模制本体，
- 将至少一个第一触点和一个第二触点连接至分流电阻器，并且
- 使用第二塑料材料来包封所述内部模制本体以形成外部模制本体。
在执行根据本发明的方法时，电气单元是完全由典型的化学上和机械上稳定的塑料材料包封的。期望没有腐蚀、迁移、或短路形成。此外，可以使用附加部件的超声焊接。与从现有技术中已知的方法实施例相比，总共需要较少过程，这加快并简化了方法顺序。
具体地讲，连接可以被理解为是指压入、钎焊（例如，硬钎焊或软钎焊）、粘合剂粘结、焊接（例如，超声焊接、激光焊接、或电阻焊接）、或烧结。在连接步骤中，对于其余过程，电气单元通常被可靠地连接至引线架，从而使得所述电气单元被固持在引线架中。引线架可以具有例如插头或压接端子。更一般地说，用于外部接触连接的金属条可能已经是引线架的部分。
引线架可以具有指示孔，并且因此所述指示孔另外用作运输和调整辅助。
电气单元可以是任何期望的电气结构元件，所述电气结构元件适于执行任何类型的电气功能。
具体地讲，分流电阻器可以具有由锰镍铜合金形成的区段。锰镍铜合金被典型地使用、并且被证实是电阻材料，所述电阻材料允许通过对跨所述电阻材料而降低的电压进行分接来可靠地测量流经的电流。
所使用的电气单元优选地是安装有元件的印刷电路板。所述安装有元件的印刷电路板可以尤其是用于测量电流的电路。所述方法已经被证实对于所述类型的印刷电路板是特别有利的。例如，还可以使用集成电路（IC）。
所使用的所述第一塑料材料可以尤其是热固性材料。所述热固性材料尤其是化学上和机械上稳定的。
所使用的所述第二塑料材料可以尤其是热塑性材料。所述热塑性材料易于应用并且已经被证实是有效的外部保护手段。
尤其可以通过焊接、硬钎焊、超声焊接、激光焊接、粘合剂粘结、软钎焊、烧结和/或电阻焊接将所述触点连接至所述分流电阻器。这种类型的方法已经被证实对于典型应用而言是有效的。
根据一个实施例，在使用所述第一塑料材料进行包封的步骤之后执行将所述触点连接至所述分流电阻器的步骤。作为替代方案，还可以在使用所述第一塑料材料进行包封的步骤之前执行将所述触点连接至所述分流电阻器的步骤。
在使用所述第一塑料材料进行包封的步骤中和/或在使用所述第二塑料材料进行包封的步骤中，可能除了伸出触点之外，包封在各自情况下优选是完全的。这已经被证实是尤其有用的，因为以此方式实现了特别有效的化学和机械保护。
在使用所述第一塑料材料进行包封的所述步骤之后，所述内部模制本体优选地通过许多插入的或锚定的支撑连接板而被连接至所述引线架。这使得更易于执行所述方法，并且确保了内部模制本体的限定的位置。
插入的支撑连接板尤其可以被理解为是指可以在冲压出工艺过程中完全从模制本体移除的支撑连接板。锚定的支撑连接板可以尤其被理解为是指被锚定在模制本体中的支撑连接板，其方式使得所述支撑连接板的一部分在所有情况下保持在模制本体中。
根据一个实施例，在所述内部模制本体中形成许多凸形的和/或凹形的轮廓。所述凸形的和/或凹形的轮廓可以用于调整其他部件或者在模制过程用于将第一模制本体固定在第二模制工具（也就是说，用于形成外部模制本体的模制工具）中。
所述第一触点、所述第二触点和/或许多其他触点每一者可以有利地具有许多焊珠。这有助于操作、并且导致周围结构的更好固位。此外，延长了可能进入的液体的蠕变距离。
所述电气单元可以具有许多用于锚定在所述第一塑料材料中的孔洞。所述孔洞改善了电气单元在第一塑料材料中的固位，这防止生产故障。
优选地在使用第二塑料材料进行包封的步骤中形成插头，这允许简单地提供连接部件。还可以嵌入插入件，从而使得可以使用预制元件并且可以同时以简单的方式进行处理。
在使用所述第二塑料材料进行包封的所述步骤中，确切地，铆钉优选地尤其出于连接至附加部件的目的而被模制。这允许附加部件的简单的紧固和取向。
根据进一步的发展，尤其在使用第二塑料材料进行包封的步骤之前可以执行内部模制本体的附加表面活化。这使得改善了外部模制本体到内部模制本体的附着性。
用于外部模制本体的材料（也就是说，第二塑料材料）尤其可以是PA（聚酰胺）、PBT（聚对苯二甲酸丁二醇酯）、热熔型材料、或PU（聚氨酯）。尤其可以通过注塑成型或RIM模制（反应注射成型）来执行使用第二塑料材料进行的包封。
本发明进一步涉及一种电气结构元件，所述电气结构元件如本文件中所描述的来产生。在方法方面，可以参考所有所描述的实施例和变体。所解释的优点相应地适用。
外部模制本体（可能具有伸出部件）构成结构元件。
根据本发明的电气结构元件提供了一种结构元件，所述结构元件可以通过比根据现有技术的结构元件更简单且更可靠的方式来生产。此外，显著降低了易腐蚀性。
附图说明
进一步的特征和优点将由本领域技术人员从以下参照附图描述的示例性实施例中收集，在所述附图中：
图1：示出了包括具有周围引线架的模制本体中的电气单元的安排，
图2：示出了来自图1的安排的侧视图，
图3：示出了来自图2的、具有进一步的特征的安排，
图4a： 示出了在引线架已经被冲压出之后的安排，
图4b： 示出了具有焊珠的端子的侧视图，
图5：示出了在分流器连接端子被安装到分流电阻器上之后来自图4a的安排，
图6： 示出了在使用热塑性塑料包封内部模制本体之后来自图5的安排，
图7：示出了来自图6的安排的侧视图，
具体实施方式
图1示出了如在第一方法步骤之后典型地发生的安排。
引线架10被安排在外部，在所述引线架中形成指示孔11。引线架10用于稳定性目的和运输目的，其中，所述引线架可以借助于指示孔11被容易地抓紧和移动。指示孔用于机械地调整引线架10、以及因此在所述方法的范围内使用的各种不同的装置和/或模制工具中的已经组装好的部件或传感器。
引线架10具有阻挡条12，所述阻挡条使引线架10稳定、并且还被设计用于装配另外的部件的目的。在阻挡条12中形成固定孔13，所述固定孔可以用于固定引线架10或另外的部件。
引线架10进一步具有许多呈插头端子14的形式的端子（在此情况下三个），所述端子在生产方法完成之后用作电触点。此外，引线架10具有两个分流器连接端子15，所述分流器连接端子用于连接分流电阻器。此外，引线架10具有锚定的支撑连接板16和插入的支撑连接板18。以下将更详细地讨论所述支撑连接板的功能。应当理解，还可以在各自情况下不提供支撑连接板16、18或者提供多个支撑连接板。
呈印刷电路板20的形式的电气单元被连接至引线架10。印刷电路板20被装配（在此情况下具体地被钎焊）至插头端子14和分流器连接端子15。然而，原则上，还可以在此使用上文进一步描述的其他连接技术（例如，压入）。这确保了印刷电路板20与引线架10之间的固定连接。
印刷电路板20被第一模制本体30包围，所述第一模制本体由热固性材料构成。所述第一模制本体30也可以称为内部模制本体。所述第一模制本体30通过借助于热固性材料包封印刷电路板20而产生。
如图1中所示出的，锚定的支撑连接板16还以及插入的支撑连接板18均伸入到第一模制本体30中。在此情况下，锚定的支撑连接板16被形成为使得其在第一模制本体20中具有倒钩。因此，所述锚定的支撑连接板也被称为“锚定的”。相比之下，插入的支撑连接板18不具有倒钩，这样使得其能够从第一模制本体30容易地且完全地抽出。然而，所述锚定的支撑连接板16总是部分地保持在第一模制本体30中，其中，所述锚定的支撑连接板可以借助于其位于第一模制本体30之外的部分而断开。
第一模制本体30（尤其由于其热固性材料）确保印刷电路板20的化学和机械保护，其中，仅插头端子14和分流器连接端子15突出到第一模制本体30之外。
如所示出的，两个分流器连接端子15具有U形设计，这样使得形成了从印刷电路板20到邻近所述印刷电路板20的区域的连接。如将在以下进一步示出的，这用于分流电阻器的连接。
图2示出了来自图1的安排的侧视图。所述附图进一步示出许多电气部件22被安排在印刷电路板20上。在此情况下，所述电气部件使用SMD（表面安装器件）技术被安装到印刷电路板20上。
此外，所述附图示出仅端子14、15伸出超过第一模制本体30，并且分流器连接端子15突出到第一模制本体30下方。
图3示出了图2中所展示的安排的修改。在所述附图中，在模制本体30中已经形成了两个凹形固定器具32和一个凸形固定器具34。固定器具32、34用于将模制本体30锚定或固定在上级结构中或者用于将其他部件装配至模制本体30。所述固定器具尤其提供与其他部件或上级结构形成互锁连接的选择,以便例如形成用于另外的包封操作的模制工具。
图4a示出了在引线架10已经被冲压出之后来自图2的安排。因此，在图4a中不再能看到引线架本身。而是，仅在所述附图中示出了由第一模制本体30包围的印刷电路板20，其中，相关联的端子14、15（所述相关联的端子原本是引线架10的部分）伸出到第一模制本体30之外。还如所述附图中示出的，锚定的支撑连接板16的一小部分保持在第一模制本体30中。
在印刷电路板20中形成许多锚定孔24，所述锚定孔用于将印刷电路板20更好地固定在第一模制本体30中。此外，在第一模制本体30的右边形成有脱离联接区域19，在所述脱离联接区域中，在端子14、15与印刷电路板20或第一模制本体30之间提供了一定程度的移动性。当分流器连接端子15被超声焊接至分流电阻器时，由于阻止了引入到第一模制本体中的振动（所述振动可能会导致分层），已经证实脱离联接区域19是特别有利的。
图4b示出了与另外的部件分开的分流器连接端子15的侧视图。所述附图示出，在此示出的实施例中，提供了焊珠17，所述焊珠延长了针对湿气的蠕变距离、并且允许更好地锚定在有待随后形成的第二模制本体中。
图5示出了在装配了分流电阻器40之后来自图4a的安排。在此情况下，分流电阻器40通过在此过程中焊接点42处的超声焊接而被紧固至分流器连接端子15。原则上，还可以使用其他连接技术（例如，上文进一步描述的那些连接技术）。通过所示出的安排可以测量大约根据第一模制本体30的宽度而降低的跨分流电阻器40的电压。
图6示出了在安装了第二模制本体50之后来自图5的安排的状态。第二模制本体50也可以被称为外部模制本体。在此情况下，第二模制本体50由热塑性材料构成，并且包围印刷电路板20、第一模制本体30、分流器连接端子15、还以及插头端子14和分流电阻器40的大部分。
插头端子14伸出超过第二模制本体50，从而使得印刷电路板20的电接触连接是可能的。此外，分流电阻器40的第一接触产生区域44和第二接触产生区域46伸出超过第二模制本体50，以便允许连接外部部件。通过举例，其他电气单元或外部电气电路可以被连接至所述接触产生区域44、46，其中，流过分流电阻器40的电流可以由印刷电路板20测量。指示这种类型的电流的对应的信号可以借助于插头端子14被传送至另外的单元。
图7示出了来自图6的安排的侧视图。参考上文关于单独特征的描述。应注意的是，所述附图进一步示出呈紧固件54的形式的插入件被定位在第二模制本体30中。这允许紧固至其他部件。此外，在底侧上形成了出于热填缝的目的的铆钉52。另外，在右手侧形成了允许插头端子14的简单的接触连接的插头56。
在根据本发明的方法完成之后，图6和图7中所示出的完成的安排可以被称为电气部件5。所述完成的安排可以尤其在上级部件或单元（例如像机动车辆）中使用以便测量电流。
根据本发明的方法的所提及的步骤可以以指示的顺序来执行。然而，这些步骤还可以以不同的顺序来执行。在其实施例之一中，例如，通过步骤的特定组合，根据本发明的方法可以被执行，其方式使得不执行其他步骤。然而，原则上，也可以执行其他步骤、甚至没有被提及到的类型的步骤。
作为本申请的部分的权利要求书并不代表省却更多的保护的实现。
应进一步指出的是，在不同的实施例或说明性实施例中描述的和/或附图中示出的本发明的改进、特征、以及变体能够以任何方式相互组合。单个或多个特征能够以任何方式相互交换。由此产生的特征的组合可以被理解为被本申请的披露内容同样覆盖。
仅在说明书中披露的特征、或者仅在结合其他特征的说明书或权利要求书中披露的特征，基本上可以具有对本发明而言必不可少的自主重要性。因此，出于与现有技术进行区分的目的，这些特征还可以单独地包含在权利要求书中。

Claims (14)

1.一种用于包封电气单元（20）来产生电气结构元件（5）的方法，其中，所述方法包括以下步骤：
- 将所述电气单元（20）连接至引线架（10），然后
- 使用第一塑料材料来包封所述电气单元（20）以形成内部模制本体（30），从而使得所述电气单元（20）的多个触点（14，15）从所述内部模制本体（30）伸出，
- 从所述引线架（10）中冲压出所述内部模制本体（30），
- 将至少一个第一触点（15）和至少一个第二触点（15）连接至分流电阻器（40），并且
- 使用第二塑料材料来包封所述内部模制本体（30）以形成外部模制本体（50）。
2.一种用于包封电气单元（20）来产生电气结构元件（5）的方法，其中，所述方法包括以下步骤：
- 将所述电气单元（20）连接至引线架（10），然后
- 将至少一个第一触点（15）和至少一个第二触点（15）连接至分流电阻器（40），并且
- 使用第一塑料材料来包封所述电气单元（20）以形成内部模制本体（30），从而使得所述电气单元（20）的多个触点（14，15）从所述内部模制本体（30）伸出，
- 从所述引线架（10）中冲压出所述内部模制本体（30），
- 使用第二塑料材料来包封所述内部模制本体（30）以形成外部模制本体（50）。
3.如权利要求1或2所述的方法，
其中，所使用的所述电气单元（20）是安装有元件的印刷电路板或集成电路。
4.如权利要求1或2所述的方法，
其中，所使用的所述第一塑料材料是热固性材料。
5.如权利要求1或2所述的方法，
其中，所使用的所述第二塑料材料是热塑性材料。
6.如权利要求1或2所述的方法，
其中，通过超声焊接、激光焊接、电阻焊接、硬钎焊、粘合剂粘结、软钎焊或烧结将所述第一触点和所述第二触点（15）连接至所述分流电阻器（40）。
7.如权利要求1或2所述的方法，
其中，在使用所述第一塑料材料进行包封的步骤中和/或在使用所述第二塑料材料进行包封的步骤中，除了伸出触点（14，15）之外，包封在每种情况下是完全的。
8.如权利要求1或2所述的方法，
其中，在使用所述第一塑料材料进行包封的步骤之后，所述内部模制本体（30）通过许多锚定的或插入的支撑连接板（16，18）被连接至所述引线架（10）。
9.如权利要求1或2所述的方法，
其中，在所述内部模制本体（30）中形成许多凹形的和/或凸形的轮廓（32，34）。
10.如权利要求1或2所述的方法，
其中，所述第一触点（15）、所述第二触点（15）和/或许多其他触点每一者具有许多焊珠（17）。
11.如权利要求1或2所述的方法，
其中，所述电气单元（20）具有许多用于锚定在所述第一塑料材料中的孔洞（24）。
12.如权利要求1或2所述的方法，
其中，在使用所述第二塑料材料进行包封的步骤中，形成插头（56）和/或嵌入插入件（54）。
13.如权利要求1或2所述的方法，
其中，在使用所述第二塑料材料进行包封的步骤中，铆钉（52）出于连接至附加部件的目的而被模制。
14.一种电气结构元件（5），所述电气结构元件借助于如以上权利要求之一所述的方法已经产生，其中，具有伸出触点（14）的所述外部模制本体（50）构成所述电气结构元件（5）。
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