CN112020905B - 背板及制造背板的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于电连接电气部件(3)的背板(1)以及制造背板(1)的方法。背板(1)包括：承载板(5)，布置在承载板(5)上或者承载板中的导体迹线(7)，以及至少一个布置在承载板(5)上或者承载板中的执行器单元(6)。

Description

背板及制造背板的方法
技术领域
本发明涉及一种用于电连接电气部件的背板以及用于制造这种背板的方法。此外，本发明涉及一种开关柜。
背景技术
在此，背板理解为电气部件的载体，其具有用于电连接电气部件的导体迹线。这种电气部件例如是继电器、接触器、开关、控制单元或者输入/输出单元。技术装置或者设备的电气部件布置在开关柜中。在传统的开关柜中，通常手动地将电气部件通过线缆彼此电连接。在此，在大量的电气部件的情况下，产生高的布线开销。
DE102016002052A1(Liebherr-Components Biberach GmbH)(2017年06月22日)公开了一种开关柜及制造开关柜的方法。开关柜具有至少一个配电板，配电板具有底板，电气开关元件布置在底板上并且彼此电连接。至少一个底板和/或开关元件中的至少一个借助3D打印机以3D打印方法制造。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，给出一种在其功能方面得到改善的背板、制造这种背板的方法以及改善的开关柜。
根据本发明，上述技术问题通过具有本发明的特征的背板、具有本发明的特征的开关柜以及具有本发明的特征的方法来解决。
根据本发明的用于电连接电气部件的背板包括：承载板，布置在承载板上和/或承载板中的导体迹线，以及集成到承载板中(即布置在承载板上或者承载板中)的至少一个执行器单元。
因此，除了导体迹线之外，根据本发明的背板还具有至少一个集成到背板中的执行器单元。
执行器单元应当理解为执行动作的任意类型的电气部件。特别是，执行器单元应当理解为开关设备和保护设备，即为了执行动作而可以在电气上进行控制的所有设备。特别是，执行器单元将电气信号(例如由控制单元输出的命令)转换为机械运动或者其它物理参量(例如压力或者温度)。执行器单元可以视为用于传感器单元的与信号转换器相关的配合件。执行器单元通常将调节器的信号转换为机械功，例如断开和闭合电气开关触点。执行器单元可以构造为机电设备，例如具有机械移动触点的继电器。在这种情况下，执行器单元优选可以构造为微系统，特别是MEMS(MEMS＝Micro-Electro-Mechanical System，微机电系统)。这种MEMS以类似于用于制造半导体元件的制造方法来制造，并且就像半导体元件(例如晶体管或者晶闸管)一样，可以直接集成到承载板中并且与承载板电接触。替换地，执行器单元可以构造为没有机械元件的元件，特别是构造为半导体元件，例如晶闸管。
执行器单元可以是如下组中的电气设备或者电气部件：电气保险装置，例如熔断保险装置或者可复位保险装置，特别是微型自动开关(Sicherungs-automat)；继电器；接触器；电机保护开关；电机起动器；软起动器。
执行器单元也可以是SPS的输出模块中的电气触点、例如光耦合器、(印刷)继电器、电子开关元件(SPS＝Speicherprogrammierbare Steuerung，可编程控制器；英语：PLC＝Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)。
执行器单元也可以是装配的印刷电路板(英语：PCB＝Printed Circuit Board)。执行器单元也可以是具有集成的输出模块的装配的印刷电路板。印刷电路板(英语：PCB＝Printed Circuit Board)是用于电子构件的载体。在此，名称“装配的印刷电路板”代表所有类型的电子印刷电路板，在该电子印刷电路板中，离散的和/或集成的电气或者电子部件连接在用作电路载体的印刷电路板上，以形成电子电路。电子部件的示例是印刷继电器、插头、输入/输出模块、控制单元和计算单元。
构造为印刷电路板的执行器单元可以集成到承载板中，即布置在承载板上或者承载板中。在此，这可能涉及将传统装配的印刷电路板集成到借助AM方法(AM＝AdditiveManufacturing，增材制造)制造的背板中。这示出了AM制造方法和离散的装配的相应的优点的组合。通过借助AM方法制造的背板(简称为：AM背板)，能够实现包括功能集成的可能性在内的高的灵活性。如果借助AM方法制造的印刷电路板是不可能的或者具有过多的缺点，则可以使用集成到承载板中的传统印刷电路板。此外，传统装配的印刷电路板特别适合于以较大的件数和/或重复率制造的所有组件。此外，传统的印刷电路板提供用作用于插入式底座的承载电路板的可能性。优选通过安装在印刷电路板上的接触元件，使印刷电路板与AM背板中的对应的接触元件连接。这种电接触可以以固定或者可松开的方式进行。电接触可以借助拧紧法、夹紧法、插入法、焊接法、销钉法或者其它接触法进行。优选在AM背板中进行印刷电路板的固定和接触，使得例如在电路板上的组件发生故障情况下，可以更换印刷电路板。
电子执行器的优点是非常高的、几乎无限的开关频率和非常高的开关速度，而机电执行器的特点是高的开关功率以及与触点的电流隔离。
根据本发明的将至少一个执行器单元直接集成到承载板中或者承载板上，使得能够自动化地在各个电气部件、特别是控制单元、执行器单元和输出触点之间建立单独的布线；由此省去复杂且容易出错的“手动布线”，即借助线缆进行不同的电气部件的手动电连接。由于自动化的单独布线，特别是通过布置在承载板中和/或承载板上的导体迹线与执行器单元接触，可以在没有高的开销的情况下为每个客户制造单独制作的背板，即生产批量为1的背板。
通过在增材制造期间将执行器单元直接集成到承载板中，可以相应地在考虑最小线路长度、EMV辐射的最小影响、最大散热等的情况下，自动化地放置各个执行器单元(EMV＝电磁兼容性)。在此，可以将各个执行器单元直接集成到承载板中，并且通过同样集成在承载板中(即布置在承载板上和/或承载板中)的导体彼此连接(即接触)。
根据本发明的开关柜具有根据本发明的背板。相对于传统的通过线缆的电气部件的连接，在开关柜中使用根据本发明的背板有利地减少了用于电连接开关柜中的电气部件的成本和开销。
在根据本发明的用于制造根据本发明的背板的方法中，通过增材制造方法，将至少一个执行器单元集成到承载板中。例如，通过至少在包围执行器单元的区域中，利用3D打印制造承载板，将至少一个执行器单元集成到承载板中，3D打印使执行器单元嵌入承载板中。3D打印应当理解为如下方法，在该方法中，通过计算机控制的材料的逐层施加，制造三维物体。
通过增材制造方法将执行器单元集成到承载板中，特别是通过借助3D打印将执行器单元嵌入承载板中，能够实现对承载板高效地装配执行器单元。特别是，省去了复杂的执行器单元在承载板上的事后固定以及为此所需的固定结构。
在本发明中给出了本发明的有利的设计方案和扩展方案。在此，也可以与根据本发明的背板以及根据本发明的开关柜对应地扩展根据本发明的方法，反之亦然。
本发明的设计方案设置为，至少一个执行器单元具有用于采集电流的电流传感器，和/或至少一个执行器单元具有用于采集电压的电压传感器，和/或至少一个执行器单元具有用于采集电功率的功率传感器。前面提到的本发明的设计方案特别是使得能够实现通过采集流过执行器单元的电流、施加在执行器单元上的电压和/或经由执行器单元传输的电功率来监视执行器单元的功能，以及特别是识别执行器单元的错误功能和故障的功能。此外，上述设计方案例如使得能够识别过电压和过电流，以便在必要的情况下断开电气部件，并防止电气部件损坏或者被破坏。
通过合适的传感器单元，可以采集并且监视特别是尤其是背板投入运行期间的执行器单元和导体迹线的功能和/或背板的运行条件。由此，例如通过在考虑采集的传感器信号的情况下对背板进行维护，可以有利地提高背板的运行安全性和电气可靠性。例如，可以使上级应用可以使用传感器单元采集的传感器信号。特别是，可以将传感器信号传输到数据云(Cloud)中，并且在数据云中分析和/或使用传感器信号。为了在背板与上级应用之间或者在背板与云之间进行数据交换，其中布置有服务器的背板可以具有接口。可以借助关于数据交换的标准、例如Profinet、以太网、Modbus、OPC(＝Open PlatformCommunications，开放平台通信)，在传感器和与传感器进行数据交换的单元之间进行数据传输。
根据本发明的一个优选设计方案，背板具有布置在至少一个执行器单元处的至少一个屏蔽元件，用于屏蔽电场和/或磁场。由于至少一个执行器单元的动作，例如由于电气触点的断开或者闭合，在背板的导线网络中引起瞬态过程，这例如可能导致干扰电脉冲。通过布置在至少一个执行器单元处的屏蔽元件，可以减少对背板的其它部件或者来自开关柜中的部件的不期望的电磁干扰。通过将屏蔽元件定位在干扰源附近，即至少一个执行器单元附近，例如通过包围执行器单元的屏蔽元件，可以非常有效地减小电磁干扰。
根据本发明的一个优选设计方案，背板具有布置在至少一个执行器单元处的至少一个冷却元件，用于冷却执行器单元。由于至少一个执行器单元的动作，例如由于电气触点的断开或者闭合，例如由于电气开关的触点之间的传输电阻或者微电弧(Mikrolichtbogen)，产生热。通过布置在至少一个执行器单元处的冷却元件，可以减少对背板的其它部件或者开关柜中的部件的不期望的加热。通过将冷却元件定位在热源附近，即至少一个执行器单元附近，例如通过包围执行器单元的冷却通道，可以非常有效地减小不期望的热量引入。
可以通过不同的方法，将至少一个执行器单元集成到承载板中，即将至少一个执行器单元布置在承载板上或者承载板中。第一种可能性在于，在背板的增材制造期间，将执行器单元嵌入承载板中，其中，在增材制造过程期间的之前或者之后的制造步骤中，进行相应的执行器单元的电接触，即进行执行器单元的接触面与背板的导体迹线的电连接。由于执行器单元被3D材料包围，因此不再可能在没有损坏的情况下事后更换执行器单元。也就是说，根据本发明的一个优选设计方案，至少在包围执行器单元的区域中，利用3D打印制造承载板，使得执行器单元嵌入承载板中。根据本发明的一个优选设计方案，通过至少在包围执行器单元的区域中，利用使执行器单元嵌入承载板中的3D打印制造承载板，将至少一个执行器单元集成到承载板中。
另一种可能性在于，将执行器单元插入设置在承载板中的接收部中，其中，可以事后更换相应的执行器单元。也就是说，根据本发明的另一个优选设计方案，以可移出的方式将至少一个执行器单元插入承载板的留空部中。根据本发明的另一个优选设计方案，通过在承载板中设置留空部，在留空部中插入至少一个执行器单元，将至少一个执行器单元集成到承载板中。
根据本发明的一个优选设计方案，借助弹簧元件、特别是导电的弹簧元件，将至少一个执行器单元固定在承载板的留空部中。在此，可能涉及布置在执行器单元处的弹簧元件、例如金属弹簧，弹簧元件具有执行器单元的电接触面。通过弹簧元件的弹力，将布置在弹簧元件处的执行器单元的接触面，压向集成到承载板中的导体迹线，从而建立可靠的电接触。也就是说，在这种设计方案中，弹簧元件不仅用于将执行器单元机械地固定在承载板的留空部中，而且通过弹簧作用建立可靠的电接触，因为对例如由于热膨胀和制造而存在的公差进行补偿。
根据本发明的一个优选设计方案，背板具有两个或者更多个执行器单元，这些执行器单元在多个层中布置在承载板中或者承载板处。关于承载板的平面的执行器单元的多层布置提供以下优点：更容易建立穿透接触，即承载板的导体迹线平面之间的垂直电连接。由此可以将背板的复杂的电路拆开。
根据本发明的一个优选设计方案，利用增材制造方法，例如利用3D打印，由导电膏印刷导体迹线，在施加到承载板和/或至少一个执行器单元上之后，导电膏固化。利用增材制造方法，例如利用3D打印，制造承载板和导线网络。在此，由导电膏，特别是由铜膏、铝膏、黄铜膏或者银膏，印制导体迹线。前面提到的本发明的设计方案考虑到要电连接的部件的不同的配置也需要导体迹线的不同的横截面和走向。
在对电磁开关设备进行布线时，不同的导体连接到开关设备。要连接的导体至少包括主导体，借助开关设备来开关主导体。此外，在许多情况下，连接辅助导体，这些辅助导体将开关设备的开关状态反馈到上级控制器。此外，在许多情况下，连接用于操作开关设备的控制导体。
例如，对于传导功率的主导体，需要比用于控制导体和辅助导体更厚的导体迹线，并且部件的不同的布置需要导体迹线的不同的走向。利用3D打印来制造导体迹线，能够实现以简单的方式将导体迹线的横截面和走向灵活地与各个要电连接的部件的配置匹配。特别是，这使得能够实现以低成本的方式批量制造用于电气部件的不同的配置的背板。由可固化的导电膏进行导体迹线的3D打印是有利的，因为膏可以以简单的方式施加，并且在施加之后不会流淌并且可以通过固化来稳定。铜膏、铝膏、黄铜膏和银膏由于其良好的电导率而特别适合作为用于3D打印导体迹线的材料。
根据本发明的一个优选设计方案，在将至少一个执行器单元集成到承载板中之后，对至少一个执行器单元的至少一个接触面，印刷导电膏，以构造导体迹线。在此，膏可以构造为特别是低熔点的焊料，从而通过在印刷工序之后执行的焊接方法中的加热，使焊料熔化，并且在随后的冷却之后，在印刷的导体迹线与至少一个接触面之间产生焊接连接。用于将导体迹线与接触面连接的替换方法是借助激光束的焊接、烧结和振动焊接。
附图说明
结合下面对结合示意图更详细地说明的实施例的描述，上面描述的本发明的特性、特征和优点以及如何实现其的方式，将变得更加清楚并且更容易理解。在此：
图1示出了具有嵌入的执行器单元的背板的截面；
图2示出了具有嵌入的执行器单元的另一个背板的截面；
图3以截面示出了执行器单元到承载板的凹处中的插入过程；
图4示出了在图3中示出的插入过程之后的状态；
图5示出了具有多层布置的执行器单元的背板的截面；
图6示出了具有插入的带有弹簧元件的执行器单元的背板的截面；
图7示出了具有放置在承载板上的执行器单元的背板的截面；
图8示出了具有插入承载板的凹处中的执行器单元的背板的截面；
图9示出了具有通过屏蔽元件屏蔽的执行器单元的背板的截面；
图10示出了具有通过冷却元件冷却的执行器单元的背板的截面；
图11示出了背板；
图12示出了开关柜的透视图；以及
图13至15示出了具有插入的具有弹簧元件的执行器单元的另外的背板的截面。
在附图中，对彼此对应的部分设置相同的附图标记。
具体实施方式
图1示出了用于电连接电气部件的背板1的截面。背板1具有通过AM方法(这里为：3D打印)制造的承载板5，承载板5例如由不导电的有机材料、例如塑料制成。此外，背板1具有嵌入承载板5中的执行器单元6、例如诸如半导体开关或者MEMS开关的开关设备。执行器单元6在其上侧具有电气触点9、9a、9b。此外，背板1具有导体迹线7、7a、7b，其分别由导电膏印制并且在承载板5上延伸。导体迹线7、7a、7b的不同之处在于：具有较大的横截面的两个导体迹线7a用作用于传输较大的功率和电流强度的主导体，具有较小的横截面的导体迹线7b用作用于传输具有较小的电流强度的控制信号的控制导体7a。两个主导体7a分别与主触点9a连接，控制导体7b与控制触点9b连接；通过经由控制导体7b传输到执行器单元6的控制触点9b的控制信号，可以控制执行器单元6，使得执行器单元6在两个主导体7a之间建立电连接。
在逐层3D打印承载板5期间，例如通过机器人将执行器单元6，以其与接触面9相对的表面8，放置到在该时间点存在的承载板5的表面上，并且通过继续直到达到执行器单元6的3D打印，将执行器单元6嵌入3D打印材料中。当所施加的3D打印材料达到接触面9的高度时，将导体迹线7印刷到完成的承载板5的表面以及接触面9上。
在此，至少在接触面9的区域中，以焊膏的形式，将导体迹线7印刷到承载板5的表面以及相应的接触面9的至少一个子区域上，使得通过印刷过程之后的回流焊接法中的加热，使焊膏熔化，并且在随后的冷却之后，在导体迹线7与接触面9之间存在焊接的电连接。
图2示出了具有嵌入的执行器单元6的另一个背板1的截面。上面对图1的说明在该实施例中对应地适用。除了在图1中示出的背板1之外，在图2中示出的背板1中，在印刷导体迹线7以及导体迹线7与接触面9的电连接之后，还将形成承载板5的3D打印材料的附加的层，印刷到了导体迹线7和执行器单元6上，使得导体迹线7和执行器单元6完全嵌入承载板5中。
图3以截面示出了执行器单元6到承载板5的凹处13中的插入移动10。在第一步骤中，通过AM方法(这里为：3D打印)制造承载板5。在此，保持打印区域的体积没有3D打印材料，从而在承载板5中形成凹处13，凹处13的尺寸与要集成到承载板5中的执行器单元6的外部尺寸对应。在第二步骤中，优选与对背板的自动化制造对应，通过机器人将要集成到承载板5中的执行器单元6，以其与接触面9相对的表面8，向前插入承载板5的凹处13中。
图4示出了在图3中示出的插入过程之后的状态。执行器单元6的接触面9在高度水平方面与承载板5的表面12的高度相同。在随后的步骤中，可以将导体迹线7印刷到承载板5的表面和接触面9上，以建立执行器单元6的电接触。
图5示出了具有以多层的方式布置的执行器单元6的背板1的截面。该背板具有在承载板5的平面中延伸的三个层14a、14b、14c。在层14a、14b、14c的每一个中布置有执行器单元6。在此，在3D打印承载板5期间，依次将执行器单元6插入承载板5中的到那时完成的承载板5中，并且在继续进行3D打印时，通过承载板5的3D打印材料，将执行器单元6包围。同样在3D打印承载板5期间，通过3D打印，来打印将执行器单元6的接触面9彼此连接的导体迹线7。
图6示出了具有插入承载板5的留空部13中的执行器单元6的背板1的截面，执行器单元6具有构造为金属弹簧的弹簧元件16。弹簧元件16一方面用于将执行器单元6机械地固定在承载板5的留空部13中。另一方面，由于弹簧元件16的导电性，弹簧元件16还用于在执行器单元6的接触面与集成到承载板5中的导体迹线7之间进行电连接。为此，弹簧元件16具有执行器单元6的电接触面9。通过弹簧元件16的弹力，将布置在弹簧元件16上的执行器单元6的接触面9，压向集成到承载板5中的导体迹线7，从而建立可靠的电接触。弹簧元件也可以是借助3D打印与承载板5一起制造并且布置在承载板5上的元件。在这种设计方案中，可以事后再次将执行器元件6从承载板5中取出，例如以便更换执行器单元6。为此，可以简单地以没有损坏的方式向上将执行器元件6拉出。
图7示出了具有放置在承载板5上的执行器单元6的背板1的截面。在逐层3D打印承载板5之后，例如通过机器人将执行器单元6，以执行器单元6的接触面9，放置到导体迹线7上或者附接到导体迹线7上的承载板5的接触板上。在随后的连接过程、例如焊接过程、借助激光束的焊接、烧结和振动焊接中，可以使接触面9与导体迹线7或者与附接到导体迹线7上的承载板5的接触板电连接。
图8示出了具有插入承载板5的凹处13中的执行器单元6的另一个背板1的截面。上面对图7的说明在该实施例中对应地适用。除了在图7中示出的背板1之外，在图8中示出的背板1中，在印刷导体迹线7并且将导体迹线7或者附接到导体迹线7上的接触板和接触面9电连接之后，将形成承载板5的3D打印材料的附加的层，印刷到了导体迹线7和执行器单元6上。在此，制造了承载板5的凹处13，借助布置在执行器单元6的侧面的弹簧元件16，将执行器单元6机械地固定在凹处13中。
图9示出了具有嵌入承载板5中的执行器单元6的背板1的截面，执行器单元6的接触面9同样与嵌入承载板5中的导体迹线7电连接。此外，背板1具有适合用于屏蔽电场和/或磁场的屏蔽元件18。在此，屏蔽元件18包围执行器单元6和导体迹线7。
屏蔽元件18被构造为管状的，并且包围执行器单元6和电导体迹线7，其中，其内表面与执行器单元6和电导体迹线7间隔开。屏蔽元件18由导电材料制成，并且对执行器单元6和电导体迹线7进行电屏蔽。替换地或者附加地，屏蔽元件18可以构造为用于对执行器单元6和电导体迹线7进行磁屏蔽，并且为此可以具有足够的磁导率。例如，屏蔽元件18由石墨烯或者由碳纳米管或者由填充有碳纳米管的塑料制成。
执行器单元6和电导体迹线7被进行电绝缘的绝缘材料20包围，绝缘材料20填充执行器单元6或者电导体迹线7与屏蔽元件18之间的中间空间。绝缘材料20例如是绝缘漆或者塑料，并且使执行器单元6和电导体迹线7与屏蔽元件18绝缘。
图10示出了具有嵌入承载板5中的执行器单元6的背板1的截面，执行器单元6的接触面9同样与嵌入承载板5中的导体迹线7电连接。此外，背板1具有适合用于进行冷却的冷却元件26、26'，冷却元件26、26'分别构造为冷却通道。冷却通道26、26'中的每一个具有被管状的通道壁22包围的中空空间24。
执行器单元6和导体迹线7涂覆有绝缘层20。在绝缘层20处布置有两个冷却通道26、26'，冷却通道26、26'与承载板3中的执行器单元6和导体迹线7平行地延伸，并且被构造为用于引导中空空间24中的冷却流体。冷却流体是冷却液体、例如冷却水，或者是冷却气体、例如空气。冷却通道26、26'的端部区域可以分别具有冷却流体接口。在此，两个冷却通道26、26'也可以具有共同的冷却流体接口。替换地，可以仅每个冷却通道26、26'的一个端部区域具有冷却流体接口，而冷却通道26、26'的另一个端部区域可以彼此连接，使得冷却通道26、26'形成冷却流体回路，在冷却流体回路中，冷却流体在第一流动方向上流过第一冷却通道26，并且在与第一流动方向相反的第二流动方向上流过另一个冷却通道26'。
图11以背板1的俯视图示出了背板1的示意图。在背板1上布置有多个电气部件3。
电气部件3例如可以是接触器、开关、控制单元、输入/输出单元、软启动器或者变频器。
背板1具有承载板5、布置在承载板5上的导体迹线7和集成到承载板5中的执行器单元6。
导体迹线7分别将电气部件3和/或执行器单元6彼此电连接。
在制造背板1时，通过增材制造方法将执行器单元6集成到承载板5中。例如，至少在包围执行器单元6的每个区域中利用3D打印制造承载板5，3D打印使相应的执行器单元6嵌入承载板5中。
此外，在制造背板1时，例如利用3D打印将导体迹线7施加到承载板5上。例如，由导电膏、特别是由铜膏、铝膏、黄铜膏或者银膏印制导体迹线7，在施加到承载板5上之后，使导电膏硬化。
图12示出了开关柜11的透视图。开关柜11具有根据图11描述的背板1，背板1形成开关柜11的后壁。
图13示出了具有插入承载板5的凹处13中的执行器单元6的另一个背板1的截面，执行器单元6在侧壁上具有构造为金属弹簧的弹簧元件16。弹簧元件16一方面用于将执行器单元6机械地固定在承载板5的留空部13中。另一方面，由于弹簧元件16的导电性，弹簧元件16还用于在执行器单元6的接触面与集成到承载板5中的主导体迹线7、7a之间进行电连接。为此，弹簧元件16具有执行器单元6的电接触面9、9a。通过弹簧元件16的弹力，将布置在弹簧元件16处的执行器单元6的接触面9、9a，压向集成到承载板5中的主导体迹线7、7a，从而建立可靠的电接触。在插入凹处13中时，例如通过机器人将执行器单元6，以布置在底侧的接触面9、9b，放置到承载板5的控制导体迹线7、7b上。
在这种设计方案中，可以事后再次将执行器元件6从承载板5中取出，例如以便更换执行器单元6。为此，可以简单地以没有损坏的方式向上拉出执行器元件6。
图14示出了具有插入承载板5的凹处13中的执行器单元6的另一个背板1的截面，执行器单元6在侧壁和底侧具有构造为金属弹簧的弹簧元件16。弹簧元件16一方面用于将执行器单元6机械地固定在承载板5的留空部13中。另一方面，由于弹簧元件16的导电性，弹簧元件16还用于在执行器单元6的接触面与集成到承载板5中的主导体迹线7、7a和控制导体迹线7、7b之间进行电连接。为此，弹簧元件16具有执行器单元6的电接触面9、9a、9b。通过弹簧元件16的弹力，将布置在弹簧元件16上的执行器单元6的接触面9、9a、9b，压向集成到承载板5中的主导体迹线7、7a或者控制导体迹线7、7b，从而建立可靠的电接触。在插入凹处13中时，例如通过机器人将执行器单元6，以布置在底侧的接触面9、9b，放置到承载板5的控制导体迹线7、7b上。
在这种设计方案中，可以事后再次将执行器元件6从承载板5中取出，例如以便更换执行器单元6。为此，可以简单地以没有损坏的方式向上拉出执行器元件6。
图15示出了具有插入承载板5的凹处13中的执行器单元6的另一个背板1的截面，执行器单元6在侧壁和底侧具有构造为金属弹簧的弹簧元件16。布置在侧壁上的弹簧元件16仅用于将执行器单元6机械地固定在承载板5的留空部13中。
布置在底侧的金属弹簧元件16一方面用于将执行器单元6机械地固定在承载板5的留空部13中，另一方面由于弹簧元件16的导电性，弹簧元件16还用于在执行器单元6的接触面与集成到承载板5中的控制导体迹线7、7b之间进行电连接。为此，布置在底侧的金属弹簧元件16具有执行器单元6的电接触面9、9b。通过布置在底侧的弹簧元件16的弹力，将布置在弹簧元件16上的执行器单元6的接触面9、9b，压向集成到承载板5中的控制导体迹线7、7b，从而建立可靠的电接触。
在插入凹处13中时，例如通过机器人将执行器单元6，以布置在底侧的接触面9、9b，放置到承载板5的控制导体迹线7b上。
在将执行器单元6插入到凹处13中之后，在主导体迹线7、7a和执行器单元6上，印刷主导体迹线7、7a和形成承载板5的3D打印材料的附加的层，使得导体迹线7、7a和执行器单元6完全嵌入承载板5中。在此，印刷的主导体迹线7、7a接触布置在执行器单元6的上侧的主接触面9、9a。

Claims (15)

1.一种用于电连接电气部件(3)的背板(1)，所述背板(1)包括：
-承载板(5)，
-相应地在承载板(5)上和/或承载板中延伸的导体迹线(7)，其中，所述导体迹线(7)包括多个用于传输较大的功率和电流强度的主导体(7a)以及用于传输具有较小电流强度的控制信号的控制导体(7b)，以及
-至少一个布置在承载板(5)上或者承载板中的执行器单元(6)，其中，所述执行器单元(6)具有多个与所述主导体(7a)接触的主接触面(9a)以及与所述控制导体(7b)接触的控制接触面(9b)，以及
-在印刷所述导体迹线(7)并且将导体迹线(7)和接触面电连接之后，印刷到主导体(7a)和执行器单元(6)上的形成承载板(5)的3D打印材料的附加的层，
其中，执行器单元(6)在侧壁和底侧具有构造为金属弹簧的弹簧元件，
其中，布置在侧壁上的弹簧元件仅用于将执行器单元(6)机械地固定在承载板(5)的留空部(13)中，
其中，布置在底侧的金属弹簧元件一方面被构建为用于将执行器单元(6)机械地固定在承载板(5)的留空部(13)中，另一方面被构建为由于具有导电性，在执行器单元(6)的接触面与集成到承载板(5)中的控制导体(7b)之间进行电连接，
其中，布置在底侧的金属弹簧元件具有执行器单元(6)的控制接触面(9b)，通过布置在底侧的弹簧元件的弹力，将控制接触面(9b)压向控制导体(7b)，以建立可靠的电接触。
2.根据权利要求1所述的背板(1)，
其中，至少一个执行器单元(6)被构造为装配的印刷电路板。
3.根据权利要求1所述的背板(1)，
其中，至少一个执行器单元(6)被构造为微系统。
4.根据权利要求1所述的背板(1)，
其中，至少一个执行器单元(6)被构造为MEMS。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的背板(1)，
其特征在于至少一个屏蔽元件(18)，至少一个屏蔽元件布置在至少一个执行器单元(6)上，用于屏蔽电场和/或磁场。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的背板(1)，
其特征在于至少一个冷却元件(26)，至少一个冷却元件布置在至少一个执行器单元(6)上，用于冷却执行器单元(6)。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的背板(1)，
其中，至少在包围执行器单元(6)的区域中，利用3D打印制造承载板(5)，使得执行器单元(6)嵌入承载板(5)中。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的背板(1)，
其中，至少一个执行器单元(6)以能够取出的方式插入承载板(5)的留空部(13)中。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的背板(1)，
其特征在于两个或者更多个执行器单元(6)，所述两个或者更多个执行器单元在多个层(14a，14b，14c)中布置在承载板(5)中或者承载板上。
10.一种开关柜(11)，所述开关柜具有根据上述权利要求中任一项构造的背板(1)。
11.一种用于制造根据权利要求1至8中任一项构造的背板(1)的方法，其中，通过增材制造方法，将至少一个执行器单元(6)集成到承载板(5)中。
12.根据权利要求11所述的方法，
其特征在于，通过至少在包围执行器单元(6)的区域中，利用3D打印制造承载板(5)，将至少一个执行器单元(6)集成到承载板(5)中，3D打印使执行器单元(6)嵌入承载板(5)中。
13.根据权利要求11所述的方法，
其特征在于，通过在承载板(5)中设置留空部(13)，将至少一个执行器单元(6)插入留空部中，将至少一个执行器单元(6)集成到承载板(5)中。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，
其特征在于，利用3D打印，由导电膏印制导体迹线(7)，在施加到承载板(5)和/或至少一个执行器单元(6)上之后，使导电膏硬化。
15.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，
其特征在于，在将至少一个执行器单元集成到承载板(5)中之后，对至少一个执行器单元(6)的至少一个接触面(9，9a，9b，9c)印刷导电膏，以形成导体迹线(7)。
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