CN117999860A - 用于自动化现场设备的印刷电路板 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于自动化现场设备的印刷电路板，所述印刷电路板具有多个电子部件(4)和由塑料制成的灌封盒(2)，所述灌封盒(2)具有围绕所述灌封盒的外部轮廓的侧壁、邻接所述侧壁的灌封盖子和位于背对所述灌封盒的表面上的开口。所述灌封盒被放置在所述多个电子部件(4)中的至少一些电子部件上，使得所述开口面对所述印刷电路板，并且用灌封化合物填充所述灌封盒，使得被所述灌封化合物覆盖的电子部件具有预定或限定的最小覆盖层，但是，其中所述灌封盒未被完全填充所述灌封化合物，并且在所述灌封盖子中，在与所述侧壁和所述灌封盖子之间的过渡部邻接的边缘区域中，形成有至少一个间隙，所述至少一个间隙至少在所述外部轮廓的凸形的边缘区域上延伸。
Description
技术领域
本发明涉及用于自动化技术的现场设备的电路板以及具有这种电路板的自动化技术的现场设备。
背景技术
在自动化技术工厂中，特别是在过程自动化工厂中，经常应用现场设备，其用于记录并且/或者影响过程变量。用于记录过程变量的是传感器，这些传感器例如在填充水平测量装置、流量计、压力和温度测量装置、pH氧化还原电位测量装置、电导率测量装置等中使用，用于记录相应的过程变量、填充水平、流量、压力、温度、pH值和电导率。用于影响过程变量的是致动器，例如，诸如是阀门或泵，通过它们可以改变管道区段中的液体的流量或改变容器中的填充水平。原则上，被称为现场设备的是指应用于过程附近并且传递或处理过程相关的信息的所有的设备。因此，结合本发明，术语“现场设备”还指远程I/O、无线电适配器，以及通常是指在现场级布置的设备。Endress+Hauser公司制造并且销售了大量此类现场设备。
为了实现这种现场设备的电气或电子功能，在所述现场设备的内部应用具有电气或电子部件的相应的电路板，以形成现场设备电子器件。
因此，现场设备通常具有传感器单元，尤其是至少不时地并且/或者至少部分地与过程介质接触以便产生取决于过程变量的信号的传感器单元。此外，现场设备通常包括布置在发射器壳体中的电子设备，其中该电子设备用于处理并且/或者转发由传感器单元产生的信号，尤其是电气信号和/或电子信号。通常，所述电子设备包括上面布置有部件的至少一个电路板。
适于在爆炸危险区域(Ex区域)中操作的现场设备，尤其是其电子设备，必须满足非常高的防爆安全要求。在这种情况下，尤其需要注意的是安全地防止火花的形成，或者至少确保由于故障而产生的火花不会对环境造成影响。为此，限定了相应的标准，这些标准具有一系列相关的防护等级，特别是在欧洲标准IEC 600079-11和/或EN60079-11中。
在“增强安全性”(Ex-e)防护等级中，通过在两个不同电势之间的空间间隔获得防爆，该空间间隔足够得大，使得即使在发生故障的情况下，由于该间隔，也不会产生火花。在上述标准的情形中，使用灌封化合物封装电子部件属于“Ex-m”防护等级。在“本质安全”(Ex-i)防护等级中，防爆是使用在任何情况下且始终低于预定极限值的电气变量(电流、电压、功率)的值来获得的，以便即使在发生故障的情况下，也不会产生点火火花。
在美国标准FM3610和/或ANSI/UL 60079-11和/或加拿大标准CAN/CAS C22.2No.60079-11中限定了类似的防护等级。
另一项要求是，只有当现场设备的表面温度保持低于周围爆炸性混合物的点火温度时，才允许爆炸性环境中的现场设备进行操作。为此，限定了温度等级。例如，在温度等级为T6的情况下，表面温度不得超过85℃。
为了能够减少上述标准中提到的所需的空间间隔，可以在需要的地方提供固定绝缘。
这通常是在灌封化合物的帮助下完成的。然而，为了将这种液体灌封化合物施加在电路板上，需要灌封化合物容器或壳体，以便灌封化合物在灌封化合物变得硬化之前保持期望的形状。
根据“本质安全”防护等级(Ex-i；EN60079-11)，灌封化合物的覆盖层必须是至少1mm厚。
使用灌封化合物的不利之处在于，这种灌封化合物随着温度而改变其体积。在温度降低的情况下，灌封化合物收缩，并且在温度升高的情况下，灌封化合物膨胀。
这导致以下结果：在灌封化合物容器中产生力(达到灌封化合物没有自由空间的程度)，以便应付体积变化。因此，由于灌封化合物的收缩，并且补充地是，还由于在灌封化合物容器的器壁和/或盖子区域上的附着作用或粘性结合作用，在温度升高时，在电子部件上作用有压缩力，并且在温度降低时，在电子部件上作用有拉伸力。过高的拉伸力或压缩力可能导致灌封化合物中的裂纹，因为例如，作为灌封化合物的硅橡胶的应变能力有限。
另一个缺点是，当温度降低时，由于灌封化合物的变形和/或裂纹的形成，无法再确保EX-资质所必需的1mm覆盖层。
为了能够适应与温度改变相关的体积改变，并且为了避免灌封化合物、灌封化合物容器和电路板之间的可能的力，通常的是，在灌封化合物容器与所填充的灌封化合物之间的中间空间保持空着，使得在温度上升时，灌封化合物可以膨胀，并且在温度下降时，灌封化合物可以收缩。
然而，当灌封化合物容器和所填充的灌封化合物之间的中间空间保持空着时，可能发生的是，灌封化合物由于毛细管力而在灌封化合物盖子的方向上爬上灌封化合物容器的侧壁，并且一旦灌封化合物到达灌封化合物盖子，则灌封化合物可能至少部分地占据所述中间空间。这进而导致灌封化合物在中心区域缺失，并且因此，不能在所有位置都确保EX-资质所必需的覆盖层。
发明内容
因此，本发明的目的是提供如下措施，其用于在借助灌封化合物容器灌封电路板上的电子部件时，确保EX-资质所必需的覆盖层。
根据本发明，该目的通过如权利要求1中限定的电路板和如权利要求10中限定的自动化技术的现场设备来实现。
用于自动化技术的现场设备的本发明的电路板包括多个电子部件和由塑料制成的灌封化合物容器，所述灌封化合物容器具有限定所述灌封化合物容器的外部轮廓的外围侧壁、邻接所述侧壁的灌封化合物盖子和位于所述灌封化合物盖子的背对侧上的开口，其中所述灌封化合物容器经由所述开口被设置在所述多个电子部件中的至少一部分上并且被用灌封化合物填充，使得被所述灌封化合物覆盖的电子部件具有预定或限定的最小覆盖层，但是，其中所述灌封化合物容器未被完全填充灌封化合物，并且其中在所述灌封化合物盖子中，在与从所述侧壁到所述灌封化合物盖子的过渡部接界的边缘区域中，存在至少一个间隙，所述至少一个间隙至少在所述外部轮廓的凸形的边缘区域上延伸。
根据本发明，在灌封化合物容器的至少一个凸形的边缘区域处、优选地是在所有的凸形的边缘区域处，在灌封化合物盖子中设有至少一个间隙，以便抑制毛细管作用并且防止灌封化合物迁移到灌封化合物盖子上。这样的凸形的边缘区域可以是例如灌封化合物容器的角部或圆角部。在这种情况下，所述一个或多个间隙的布置在灌封化合物盖子的边缘区域中尽可能靠近从所述侧壁到所述灌封化合物容器的盖子的过渡部。
本发明的电路板的有利实施例可规定，所述至少一个间隙的跨距被设置为使得所述至少一个间隙的最小间隙跨距为至少0.5mm，优选地是至少1mm，特别优选地为至少2mm。
本发明的电路板的另一有利实施例可规定，所述至少一个间隙的跨距被设置为使得所述至少一个间隙的最大间隙跨距不大于6mm，优选地是不大于5mm，特别优选地是不大于4mm。
进而，本发明的电路板的另一有利实施例可规定，所述至少一个间隙的长度被设置为使得所述至少一个间隙至少在所述外部轮廓的凸形的边缘区域上延伸。
本发明的电路板的另一有利实施例可规定，所述灌封化合物容器具有在所述灌封化合物盖子中的多个间隙，所述多个间隙分别位于所述边缘区域中。特别是，所述实施例可规定在所述灌封化合物盖子的所述边缘区域中的间隙的数量被设置为使得所述间隙基本上完全沿着所述外部轮廓延伸，并且仅被至少一个连接部、优选至少两个连接部、特别优选至少三个连接部中断，并且/或者，所述至少一个连接部具有至少0.5mm、优选至少1mm、特别优选至少2mm的最小宽度，从而将间隙彼此分隔开。
本发明的电路板的另一有利实施例可规定，所述一个或多个间隙通过注塑成型方法、冲裁方法、铣削方法或激光切割方法形成。
本发明的电路板的另一有利实施例可规定，所述预定或限定的最小覆盖层源自于2012年6月发布的标准DIN EN60079-11《爆炸性环境-第11部分：本质安全“i”的设备防护(Explosion Atmospheres-part11:Equipment Protection by Intrinsic Safety"i")》，并且/或者，所述预定或限定的最小覆盖层优选地是等于1mm。
本发明还涉及一种自动化技术的现场设备，其具有至少一个根据上述形式的实施例中的一个限定的电路板。
附图说明
现在将基于附图更详细地说明本发明，附图中的图如下示出为：
图1是用于自动化技术的现场设备的电路板的横截面示意图，该电路板载有电子部件并且通过容纳有灌封化合物的本发明的灌封化合物容器来灌封，和
图2是本发明的灌封化合物容器的实施例的示例。
具体实施方式
图1示出了用于自动化技术的现场设备的电路板1的横截面示意图，该电路板载有电子部件并且通过容纳有灌封化合物的本发明的灌封化合物容器来灌封。电路板1可以包括多个电子部件4，然而，至少一个电子部件通过灌封化合物被灌封。电子部件4可以是例如以SMD工艺安装在电路板1上的SMD(表面安装器件)部件。电子部件4可以例如使用自动拾取和放置机器设置在电路板1上。为此，首先将焊锡膏和/或粘合剂5放置在电路板1上，使之处于要施加电子部件4的适当位置处，然后将电子部件4焊接到位，并且在给定的情况下，补充地是还将电子部件4粘合到位。此外，也可以提供焊锡膏和/或粘合剂5，其中灌封化合物容器2将稍后提供，以便其稍后也可以被机械地固定并且永久性地保持。
灌封化合物容器2是用于放置在电子部件上的塑料灌封化合物容器。灌封化合物容器2包括环绕的侧壁2c和邻接侧壁2c的容器盖子2d。所述灌封化合物容器在容器盖子2d的背对侧上是开放的，使得灌封化合物容器可以在电路板1上经由所述开放侧被设置于待灌封的电子部件上方。
为了能够在将灌封化合物容器2放置在电路板1上之后对其进行填充，在灌封化合物容器2中设有至少一个填充开口2a，灌封化合物3可以经由该填充开口2a被馈送。为了帮助实现这一点，可以在灌封化合物容器2中设置至少一个空气逸出开口2b。
灌封化合物容器2填充有灌封化合物3，其中灌封化合物容器未被完全填充灌封混合物3，而是替代性地是，仅填充到使得灌封化合物容器下方的每个电子部件至少具有灌封化合物的最小覆盖层d最小的程度。在这种情况下，最小覆盖层d最小由2012年6月发布的标准DIN EN60079-11《爆炸性环境-第11部分：本质安全“i”的设备防护》决定。例如，所述最小覆盖层可以等于1mm，使得所有电子部件都被至少1mm厚的灌封化合物覆盖。
图2显示了本发明的灌封化合物容器2，在该灌封化合物容器2中，在盖子2d中有多个间隙2e。间隙2e用于抑制毛细管作用，使得灌封化合物3只能到达侧壁2c处的间隙2e。在这种情况下，优选地是，间隙2e在盖子2d的边缘区域中布置在与灌封化合物容器2的侧壁2c的过渡部处。理想地是，间隙2e正好布置在从侧壁2c到灌封化合物盖子2d的过渡部处。在这种情况下，最小间隔仅受到产生所述间隙的方法的限制。
关于所述间隙的跨距B间隙，其被选择为使得最小间隙跨距为至少0.5mm，优选至少1mm，特别优选大于或等于2mm，并且/或者，最大间隙跨距不大于6mm，优选不大于5mm，特别优选不大于4mm。关于间隙的长度L间隙，优选地是，其被选择为使得所述间隙2e分别至少在灌封化合物容器的外部轮廓的凸形的边缘区域上延伸，诸如，例如角部，如图2中虚线箭头所示。在一个特定实施例中，所述间隙2e以这样的方式形成在盖子2d中，即：间隙基本上沿着灌封化合物容器2的侧壁的外部轮廓延伸。这意味着，各个间隙实际上形成了一外围间隙，该外围间隙仅被至少一个连接部(land)中断。然而，为了盖子的稳定性，也可以存在多于一个的间隙，例如可以存在至少两个或至少三个间隙，例如所述外围间隙可以被间隔开的连接部2f中断。
在这种情况下，连接部2f用于机械地稳定盖子2d，使得盖子2d一方面提供一定防护，以免受机械作用影响，并且在另一方面，所述间隙(例如几乎完全的外围间隙)防止灌封化合物的迁移。例如，在现场设备中的预制电路板的安装和/或更换过程中，可能会出现机械作用。
所述一个或多个间隙2e可以例如在灌封化合物容器2的制造过程中直接形成，因为它们被对应地设置在用于灌封化合物容器2的注塑成型工具/模具中。替代性地是，所述间隙2e也可以在灌封化合物容器2成型之后，例如通过铣削、冲裁或通过激光而被引入到灌封化合物容器2中。
附图标记列表
1 电路板
2 灌封化合物容器
2a 填充开口
2b 空气逸出开口
2c 灌封化合物容器的侧壁
2d 灌封化合物容器的盖子
2e 间隙
2f 连接部
3 灌封化合物
4 电子部件
5 焊锡膏
d最小 最小覆盖层
B间隙 间隙的跨距
L间隙 间隙的长度
Claims (10)
1.一种用于自动化技术的现场设备的电路板，所述电路板包括多个电子部件(4)和由塑料制成的灌封化合物容器(2)，所述灌封化合物容器(2)具有限定所述灌封化合物容器的外部轮廓的外围侧壁、邻接所述侧壁的灌封化合物盖子和位于所述灌封化合物盖子的背对于侧上的开口，其中所述灌封化合物容器经由所述开口被设置在所述多个电子部件(4)中的至少一部分上并且被用灌封化合物填充，使得被所述灌封化合物覆盖的电子部件具有预定或限定的最小覆盖层，但是，其中所述灌封化合物容器未被完全填充灌封化合物，并且其中在所述灌封化合物盖子中，在与从所述侧壁到所述灌封化合物盖子的过渡部接界的边缘区域中，存在至少一个间隙，所述至少一个间隙至少在所述外部轮廓的凸形的边缘区域上延伸。
2.根据权利要求1所述的电路板，其中所述至少一个间隙的跨距被设置为使得所述至少一个间隙的最小间隙跨距为至少0.5mm，优选地是至少1mm，特别优选地为至少2mm。
3.根据前述权利要求中的一项或多项所述的电路板，其中所述至少一个间隙的跨距被设置为使得所述至少一个间隙的最大间隙跨距不大于6mm，优选地是不大于5mm，特别优选地是不大于4mm。
4.根据前述权利要求中的一项或多项所述的电路板，其中所述至少一个间隙的长度被设置为使得所述至少一个间隙至少在所述外部轮廓的凸形的边缘区域上延伸。
5.根据前述权利要求中的一项或多项所述的电路板，其中所述灌封化合物容器具有在所述灌封化合物盖子中的多个间隙，所述多个间隙分别位于所述边缘区域中。
6.根据权利要求5所述的电路板，其中在所述灌封化合物盖子的所述边缘区域中的间隙的数量被设置为使得所述间隙基本上完全沿着所述外部轮廓延伸，并且仅被至少一个连接部、优选至少两个连接部、特别优选至少三个连接部中断。
7.根据权利要求6所述的电路板，其中所述至少一个连接部具有至少0.5mm、优选至少1mm、特别优选至少2mm的最小宽度，从而将间隙彼此分隔开。
8.根据前述权利要求中的一项或多项所述的电路板，其中所述一个或多个间隙通过注塑成型方法、冲裁方法、铣削方法或激光切割方法形成。
9.根据前述权利要求中的一项或多项所述的电路板，其中所述预定或限定的最小覆盖层源自于2012年6月发布的标准DIN EN60079-11《爆炸性环境-第11部分:本质安全“i”的设备防护，并且/或者所述预定或限定的最小覆盖层优选地等于1mm。
10.自动化技术的现场设备，具有至少一个根据前述权利要求中的一项所述的电路板。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |