CN117356174A - 包括两个印刷电路板的电组件 - Google Patents

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CN117356174A CN202280036579.XA CN202280036579A CN117356174A CN 117356174 A CN117356174 A CN 117356174A CN 202280036579 A CN202280036579 A CN 202280036579A CN 117356174 A CN117356174 A CN 117356174A
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罗穆亚尔德·吉拉尔迪
安德烈亚斯·施皮茨
埃尔克·施密特
尼尔斯·波纳特
马塞尔·格夫勒雷尔
德克·维德曼
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Abstract

本发明涉及一种电组件(1)，至少包括第一电路板(2a)、第二电路板(2b)以及封装在壳体(3)中的至少一个集成电路(4)，其中，第一电路板(2a)和第二电路板(2b)分别具有多个第一接触区域(5a)和多个第二接触区域(5b)，其中，壳体(3)分别在第一区域(6)和第二区域(7)中包括多个第三接触区域(5c)和多个第四接触区域(5d)，其中第三接触区域(5c)和/或第四接触区域(5d)至少部分地与集成电路(4)电连接，其中，第一电路板(2a)通过第一接触区域(5a)和第三接触区域(5c)与壳体(3)的第一区域(6)机械连接和电连接，以及其中，第二电路板(2b)通过第二接触区域(5b)和第四接触区域(5d)与壳体(3)的第二区域(7)机械连接和电连接。

Description

包括两个印刷电路板的电组件
技术领域
本发明涉及一种电组件，包括至少一第一电路板和一第二电路板。
背景技术
过程和自动化技术中的现场设备用于监测和/或确定介质的至少一个例如化学和/或物理过程变量。在本发明的上下文中，原则上，被称为现场设备的是所有测量设备，其被应用于过程附近并且传递或处理过程相关信息。大量这样的现场设备由Endress+Hauser集团的公司制造和销售。
由现场设备确定的过程变量可以是介质的填充水平、流量、压力、温度、pH值、氧化还原电位或电导率。用于确定过程变量的不同的可能的测量原理是本领域已知的，因此这里不再详细解释。用于测量填充水平的现场设备尤其是微波填充水平测量设备、超声波填充水平测量设备、时域反射计填充水平测量设备(TDR)、辐射计填充水平测量设备、电容填充水平测量设备、导电填充水平测量设备和振动填充水平测量设备。相比之下，用于测量流量的现场设备例如根据科里奥利、超声波、涡流、热和/或磁感应测量原理工作。在压力测量装置的情况下，存在绝对、相对和压力差装置。除了上述测量设备和致动器之外，理解为现场设备也是远程I/O、无线电适配器、以及通常布置在现场级的设备。
现场设备通常包括传感器和电子单元，传感器至少部分地和/或至少有时与过程接触，电子单元用于例如信号记录、信号评估和/或信号馈送。现场设备的电子单元通常布置在壳体中，并且补充地具有用于将电子单元连接到传感器和/或外部单元以及用于传输数据和/或能量的至少一个连接元件。连接元件可以是任何连接，即使可以使用无线连接。现场设备的电子单元和传感器可以实现为具有单独的壳体的单独单元或实现为共享壳体中的一个单元。
电子单元经常包括多个电路板，这些电路板机械地和电气地连接在一起。多个电路板的使用本质上具有两个原因，缺乏空间以及对模块化系统的需求。因此，例如，在连接到电子单元的区域中的传感器中，可以存在很小的空间，使得单个电路板不能容纳所有所需的部件。关于第二原因，传感器和/或电子器件的单独模块的产生导致以下事实：不同模块可以具有不同的电路板，其然后需要与其他模块的电路板连接。
为了连接电路板，通常结合插座或柔性带状电缆使用插头。这些部件仅用于电路板的机械连接和电连接。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种具有至少两个电路板的替代连接的电组件。
根据本发明，本发明的目的是通过一种电组件实现的，该电组件至少包括第一电路板、第二电路板以及封装在壳体中的至少一个集成电路。
其中，第一电路板和第二电路板分别具有多个第一接触区和多个第二接触区，
其中，壳体分别在第一区域和第二区域包括多个第三接触区域和多个第四接触区域，其中，第三接触区域和/或第四接触区域至少部分地与至少一个集成电路电连接，
其中，第一电路板通过第一接触区域和第三接触区域与壳体的第一区域机械连接和电连接，以及
其中，第二电路板通过第二接触区域和第四接触区域与壳体的第二区域机械连接和电连接。
代替传统的插入式连接，在这种情况下，至少一个集成电路的外壳被应用于两个电路板的机械连接和电连接。在这种情况下，至少一个集成电路可以是通常在第一或第二电路板上的组件，即，用于连接的组件，其在任何情形下必然。相反，在插入式连接的情况下，需要将单独的插头或插座放置在第一和第二电路板上以专门用于连接而不具有其他功能。应用在外壳的第一区域上和尤其是与第一区域相对的第二区域是多个第三和第四接触区域，其随后例如使用焊膏与两个电路板的对应接触区域焊接，使得产生中间是外壳的夹层结构。在这种情况下，外壳是塑料外壳，其可以通过注塑方法生产。第一接触区域、第二接触区域、第三接触区域和第四接触区域形成为部件的表面上的金属化区域，使得在给定情况下，它们可以通过施加焊膏来焊接并且导电。
优选地，第一接触区域和第三接触区域和/或第二接触区域和第四接触区域被实施为QFN、LGA、DFN或BGA布置。多个第一接触区域和多个第三接触区域以及多个第二接触区域和多个第四接触区域优选地相对于彼此对应地实现。QFN(四方扁平无引线)、LGA(栅格阵列)和DFN(双扁平无引线)描述了在该情况下在接触区域被平面地集成在给定电路板或壳体的区域中的布置。相比之下，BGA(球栅阵列)布置涉及形成在接触区域上的焊珠或焊球。为了焊接接触区域，需要在接触区域的至少一部分上施加焊膏。
有利地，第一电路板和/或第二电路板被实施为刚性电路板。替代地，第一电路板和/或第二电路板被柔性地实现。
在进一步的发展中，至少一个集成电路被实施为从第一电路板接收初级电信号。因此，至少一个集成电路是第一电路板的必要组件，并且除了连接功能之外还满足接收功能。初级电信号例如来自传感器。
在另外的实施例中，至少一个集成电路被实施为将初级电信号转发到第二电路板。在这种情况下，未处理地向第二电路板转发初级电信号。例如，当初级电信号达到极限值时，至少一个集成电路可以输出初级电信号，并且将该初级电信号直接转发到第二电路板，该第二电路板例如从初级电信号产生警报。
另一实施例规定，至少一个集成电路被实施为将初级电信号转换成次级电信号并且将次级电信号转发到第二电路板。在这种情况下，初级电信号首先由至少一个集成电路处理，然后作为次级电信号传输到第二电路板。因此，除了机械连接和电连接之外，借助于至少一个集成电路和壳体还创建了智能连接，经由该智能连接处理和转发电信号。
在附加实施例中，布置在第二电路板上的至少一个部件被实施为处理次级电信号。电路板接收从至少一个集成电路转发的次级电信号，并进一步处理它，使得它例如根据诸如现场总线协议的自动化技术的通信协议线性化或调整(condition)电次级信号。
在另外的实施例中，封装在外壳中的外壳和至少一个集成电路可通过系统级封装方法制造。系统级封装方法发生在洁净室中的生产所要求的方法，并且与常规电路板相比，利用较薄衬底作为待布置于其上的组件的支撑材料进行工作。外壳通过注塑成型方法放置在至少一个集成电路上。布置在壳体中的至少一个集成电路由此表示复杂的集成部件。
在另外的实施例中，至少两个集成电路被封装在外壳中。该实施例还可通过系统级封装方法制造。
在替代实施例中，封装在壳体中的是至少一个集成电路和至少一个其他电气部件。本实施例还可通过系统级封装方法制造。集成在壳体中的其他部件包括例如高频天线、基于MEMS的微系统和石英振荡器、电阻、电容器、电感等。该至少一个其他电气部件可以是无源或有源部件。
附图说明
现在将基于附图更详细地解释本发明，其唯一图如下所示：
图1是本发明的电组件的示意图。
具体实施方式
电组件1至少包括第一电路板2a、第二电路板2b以及封装在壳体3中的至少一个集成电路4。电组件可以应用于所有类型的现场设备中，其在上面以非排他性方式提及。
第一电路板2a和第二电路板2b分别具有多个第一接触区5a和多个第二接触区5b。壳体3又在第一区域6上具有多个第三接触区域5c，并且在与第一区域6相对的第二区域7上具有多个第四接触区域5d。第一区域6和第二区域7可以替代地相对于彼此相邻布置，或者相对于彼此垂直布置。至少一个集成电路4例如通过连接器14至少部分地与多个第三接触区域5c中的一个和/或多个第四接触区域5d中的一个电连接。
各个部件的电气和机械连接例如通过焊接发生。第一电路板2a与壳体3的第一区域6的连接通过多个第一接触区域5a和多个第三接触区域5c之间的焊点发生。同样，第二电路板2b与壳体3的第二区域7的连接通过多个第二接触区域5b和多个第四接触区域5d之间的焊点发生。可选地，第一电路板2a和/或第二电路板2b为刚性电路板。
第一接触区域和第三接触区域和/或第二接触区域和第四接触区域例如是QFN、LGA、DFN或BGA布置。例如，图1示出了实现为BGA布置的多个第四接触区5d，例如可以从焊珠10看到的。作为示例，多个第一接触区域5a、第二接触区域5b和第三接触区域5c以QFN、LGA或DFN布置的形式实现为平面接触区域。为了在这种情况下将第一接触区域5a与第三接触区域5c焊接，施加焊膏11。
作为示例，布置在第一电路板2a上的是传感器13并且布置在第二电路板2b上的是部件12。传感器13被实施为例如向接收初级电信号的至少一个集成电路4输出初级电信号。此外，至少一个集成电路4可以被实施为将初级电信号转发到第二电路板2b或者在将初级电信号转发到第二电路板2b之前首先将其转换为次级电信号。在这方面，至少一个集成电路4尤其与第三接触区5c和第四接触区5d电连接。用于连接的选项利用连接件14。可选地，至少一个部件12可以设置在第二电路板2b上，用于进一步处理次级电信号。
除了至少一个集成电路4之外，图1以示例的方式示出封装在壳体3中的至少一个其他电气部件8。替代地，壳体3内布置有至少两个集成电路4。可选地，至少一个集成电路4、或者在给定情况下至少两个集成电路4、或者在给定情况下至少一个集成电路4和至少一个其他电气部件8可以借助于系统级封装方法制造。在这种情况下，至少一个集成电路4通常布置在衬底9上，其比通常的电路板更薄并且更难以处理。
参考字符列表
1 电组件
2a 第一电路板
2b 第二电路板
3 壳体
4 集成电路
5a 第一接触区域
5b 第二接触区域
5c 第三接触区域
5d 第四接触区域
6 第一区域
7 第二区域
8 其他电气部件
9 基板
10 焊珠
11 焊膏
12 部件
13 传感器
14 连接件

Claims (10)

1.一种电组件(1)，至少包括第一电路板(2a)、第二电路板(2b)以及封装在壳体(3)中的至少一个集成电路(4)，
其中，所述第一电路板(2a)和所述第二电路板(2b)分别具有多个第一接触区域(5a)和多个第二接触区域(5b)，
其中，所述壳体(3)分别在第一区域(6)和第二区域(7)中包括多个第三接触区域(5c)和多个第四接触区域(5d)，其中第三接触区域(5c)和/或第四接触区域(5d)至少部分地与所述至少一个集成电路(4)电连接，
其中，所述第一电路板(2a)通过所述第一接触区域(5a)和所述第三接触区域(5c)与所述壳体(3)的所述第一区域(6)机械连接和电连接，以及
其中，所述第二电路板(2b)通过所述第二接触区域(5b)和所述第四接触区域(5d)与所述壳体(3)的所述第二区域(7)机械连接和电连接。
2.根据权利要求1所述的电组件，其中，所述第一接触区域(5a)和所述第三接触区域(5c)和/或所述第二接触区域(5b)和所述第四接触区域(5d)被实施为QFN、LGA、DFN或BGA布置。
3.根据权利要求1-2中的至少一项所述的电组件，其中，所述第一电路板(2a)和/或所述第二电路板(2b)是刚性电路板。
4.根据权利要求1-3中的至少一项所述的电组件，其中，所述至少一个集成电路(4)被实施为从所述第一电路板(2a)接收初级电信号。
5.根据权利要求4所述的电组件，其中，所述至少一个集成电路(4)被实施为将所述初级电信号转发给所述第二电路板(2b)。
6.根据权利要求4所述的电组件，其中，所述至少一个集成电路(4)被实施为将所述初级电信号转换成次级电信号并且将所述次级电信号转发给所述第二电路板(2b)。
7.根据权利要求6所述的电组件，其中，布置在所述第二电路板(2b)上的至少一个部件(12)被实施为处理所述次级电信号。
8.根据权利要求1-7中的至少一项所述的电组件，其中，所述壳体(3)和封装在所述壳体(3)中的所述至少一个集成电路(4)能够通过系统级封装方法制造。
9.根据权利要求1-8中的至少一项所述的电组件，其中，至少两个集成电路(4)被封装在所述壳体(3)中。
10.根据权利要求1-8中的至少一项所述的电组件，其中，至少一个集成电路(4)和至少一个其他电气部件(8)被封装在所述壳体(3)中。
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