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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein elektronische Schaltungen,
und spezieller ein Verfahren zum Schutz elektronischer Schaltungen
gegen rauhe Umgebungen.
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Viele
Umgebungen, in denen elektronische Schaltungen benutzt werden, sind
für die
Leistung und/oder die Lebenserwartung der Schaltungskomponenten
schädlich.
In manchen Automobilanwendungen müssen Schaltungskomponenten
zum Beispiel in der Lage sein starken Vibrationen, drastischen Temperaturschwankungen
(z.B. zwischen –40°C und 125°C), korrosiven
und/oder partikelbeladenen Abgasen, hoher Umgebungsfeuchte und so
weiter zu wiederstehen.
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Es
sind verschiedene Ansätze
bekannt um elektronische Schaltungen vor derartig rauhen Umgebungsbedingungen
zu schützen.
Ein derartiger Ansatz ist es, eine Abdeckung oder ein Gehäuse irgendeiner
Art zumindest um einen Abschnitt der Schaltung herum bereitzustellen.
Ein anderer Ansatz ist es die gesamte Schaltung oder Abschnitte
davon in einem Epoxid, einem Silikon oder einer anderen Verbindung
einzugießen.
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Diese
und andere zuvor bekannte Ansätze leiden
jedoch oft unter einem oder mehreren Nachteilen. Eine Schaltung
einzugießen
kann sie zum Beispiel vor grober Exposition gegen Wasser oder andere
schädlichen
Flüssigkeiten
schützen,
schützt über die
Zeit typischerweise aber nicht gegen das allmähliche Eindringen derartiger
Flüssigkeiten
durch das Vergußmaterial
und in die Elektronik hinein. Ähnlich kann
die Bereitstellung einer Abdeckung oder eines Gehäuses über oder
um die Elektronik unter den gleichen Nachteilen leiden. Weiterhin
kann über
die Zeit nichtsdestotrotz Feuchtigkeit in das Innere solcher Abdeckungen
und Gehäuse
eindringen und sich ansammeln, was die Funktion und/oder die Nutzlebensdauer
der Schaltung nachteilig beeinflussen kann, selbst wenn eine Abdeckung
oder ein Gehäuse
allgemein gut gegen das Eindringen von Wasser abgedichtet ist.
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Es
wäre daher
wünschenswert
einige Vorrichtungen zum Schutz einer elektronischen Schaltung gegen
die oben erwähnten
schädlichen
Umgebungsbedingungen ohne die zuvor erwähnten Nachteile bereitzustellen.
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U.S.-Patent
3 909 504 beschreibt eine Unterbringung für elektronische Komponenten
einschließlich
einer die Komponenten umgebenden Polyethylentasche. Kabelanschlüsse von
den Komponenten sind mit Polyethylen ummantelt, und die Taschenöffnung ist
um die Verkabelung herum wärmegesiegelt. Die
versiegelte Tasche wird in einem zylindrischen PVC-Rohr plaziert, das
an Ort und Stelle verschweißte
Endkappen aufweist. In der versiegelten Tasche ist eine kleine Menge
an Trocknungsmittel eingeschlossen.
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WO
95 28072 A beschreibt einen abgeschirmten Schaltungsaufbau einschließlich eines Schaltungssubstrats
und einer konformen Abschirmung. Das Schaltungssubstrat nimmt elektrische Komponenten
auf, und die konforme Abschirmung ist auf den elektrischen Komponenten
und auf mindestens einem Teil des Schaltungssubstrats angeordnet. Die
Abschirmung umfaßt
ein mit einem Metall imprägniertes
oder beschichtetes Polymermaterial. Die vorliegende Erfindung stellt
nun eine elektronische Schaltung bereit, die einen verbesserten
Schutz gegen rauhe Umgebungen besitzt, die umfaßt: ein Substrat, das eine
obere Oberfläche
aufweist; eine an dieser oberen Oberfläche dieses Substrats befestigte elektronische
Komponente; eine laminierte Kunststoff- und Metallfolien-Barriere,
die eine äußere Begrenzungsfläche dort
herum aufweist, wobei diese äußere Begrenzungsfläche abdichtend
an dieser oberen Oberfläche
dieses Substrats befestigt ist, um so eine geschlossene Tasche zwischen
dieser oberen Oberfläche
und dieser Barriere abzugrenzen, innerhalb welcher diese elektronische
Komponente eingeschlossen ist; und ein innerhalb der Tasche eingeschlossenes
Trocknungselement; dadurch gekennzeichnet, daß das Trocknungselement einen Mantel
umfaßt
der eine Innenkammer aufweist, eine Einlaßöffnung und eine Auslaßöffnung,
und worin diese Einlaß-
und Auslaßöffnungen
jede mit der Innenkammer in Verbindung stehen; eine innerhalb der Innenkammer
enthaltene, vorherbestimmte Menge an Trocknungsmaterial; ein normalerweise
offenes Innenventil, das sich zwischen der Einlaßöffnung und der Innenkammer
befindet; ein normalerweise geschlossenes Außenventil, das sich zwischen
der Auslaßöffnung und
der Innenkammer befindet; und Aufheizvorrichtungen, um dieses Trocknungsmaterial
gezielt zu erwärmen;
wobei dieses Trocknungselement derart angeordnet ist, daß zumindest
die Einlaßöffnung davon
abdichtend innerhalb der verschlossenen Tasche eingeschlossen ist.
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Die
vorliegende Erfindung bietet elektronischen Schaltungen verbesserten
Schutz gegen rauhe Umgebungsbedingungen.
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Ein
anderer Vorteil ist es, daß eine
bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung elektronischen Schaltungen regenerierbaren
Feuchteschutz bietet.
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Die
Erfindung wird nun, anhand eines Beispiels, unter Bezug auf die
beigefügten
Zeichnungen beschrieben werden, in denen:
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1–2 Schnittansichten
einer Schaltung nicht gemäß der Erfindung
sind, jedoch zum Verständnis
der Erfindung nützlichen
technischen Hintergrund darstellen;
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3 eine
Perspektivansicht eines Trocknungselements der Schaltung in 2 ist;
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4 eine
Schnittansicht einer Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist;
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5 eine
Perspektivansicht eines Trocknungselements der Ausführungsform
von 4 ist;
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6–7 Schnittansichten
sind, die Verfahren zeigen um eine Barrieren-Begrenzungsfläche abdichtend an einer oberen
Substratoberfläche zu
befestigen; und
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8 ein
schematisches Diagramm einer Vorrichtung ist, um wählbar zwischen
zwei Bedingungen umzuschalten.
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Unter
Bezug auf die Zeichnungen zeigt 1 nun eine
elektronische Schaltung nicht gemäß der Erfindung, die einen
Schutz gegen rauhe Umgebungen besitzt. Die Schaltung umfaßt: ein
Substrat 10, das eine obere Oberfläche 12 aufweist; eine auf
der oberen Oberfläche 12 des
Substrats 10 angebrachte Elektronikkomponente; eine laminierte Kunststoff-
und Metallfolien-Barriere 16, die dort herum eine äußere Umfangsfläche 18 aufweist,
wobei die äußere Umfangsfläche 18 abdichtend
an der oberen Oberfläche 12 des
Substrats 10 angebracht ist, um so eine abgeschlossene
Tasche 20 zwischen der oberen Oberfläche 12 und der Barriere 16 abzugrenzen,
innerhalb welcher die Elektronikkomponente eingeschlossen ist; und
ein innerhalb der Tasche 20 eingeschlossenes Trocknungselement 50.
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Das
Trocknungselement 50 umfaßt eine innerhalb eines Mantels 51 eingeschlossene,
vorherbestimmte Menge an Trocknungsmaterial 53, wie durch 3 veranschaulicht.
Der Mantel kann ein steifes Gehäuse
umfassen, das aus Kunststoff, Metall, Keramik oder einem anderen
Material mit Öffnungen,
Sieben oder anderen Vorrichtungen darin gefertigt ist, um es dem
Trocknungsmaterial 53 zu erlauben durch das Gehäuse 51 hindurch
jegliche innerhalb der Tasche 20 vorhandene Feuchtigkeit
zu absorbieren, während
es das Trocknungsmaterial 53 daran hindert sich aus dem
Mantel 51 zu ergießen. Das
Element 50 kann alternativ eine Stofftasche feiner Maschenweite
oder eine wasserdurchlässige Membrantasche
mit darin enthaltenem granuliertem Trocknungsmaterial umfassen;
es sind auch verschiedene andere Ausführungsformen möglich. Das Trocknungsmaterial 53 kann
jegliche Art von geeignetem Trocknungsmittel sein, welches – bevorzugt
in granulierter Form – innerhalb
des Mantels 51 untergebracht werden kann. Beispiele geeigneter
Materialien 53 schließen
Silikagel, SiO2, CuSO4,
CaSO4, CaCl2, ZnBr2, ZnCl2, NaOH, CaBr2, KOH, Al2O3, CaO, BaO, Mg(ClO)4 und
P2O5 ein (sind aber
nicht darauf beschränkt).
Das Trocknungselement 50 kann an der oberen Oberfläche 12 des
Substrats 10, an der inneren Oberfläche der Barriere 16,
oder an beidem angebracht sein. Statt an irgendeiner angrenzenden Struktur
angebracht zu sein, kann es alternativ statt dessen zwischen die
obere Oberfläche 12 des
Substrats 10 und die innere Oberfläche der Barriere 16 eingeschoben
sein, um dort so an Ort und Stelle gehalten zu werden. Um zusätzliche
strukturelle Unterstützung
und Schutz zu bieten, kann die Schaltung weiterhin eines oder mehrere
Stützbauteile 22 umfassen,
wie in 2 gezeigt. Jedes Stützbauteil 22 ist innerhalb
der geschlossenen Tasche 20 angeordnet, um ein mit der
oberen Oberfläche 12 des
Substrats 10 oder einer oberen Oberfläche einer Elektronikkomponente 14 (oder
beidem) zusammenhängendes
erstes Ende aufzuweisen, und ein mit der inneren Oberfläche 17 der
Barriere 16 zusammenhängendes
zweites Ende. Derartige Stützen 22 sind
vorzugsweise aus Schaum, Kunststoff, oder einem anderen Material
hergestellt, welches der elektronischen Schaltung zusätzliche
Druckfestigkeit und/oder Schutz gegen Vibrationen verleiht.
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Die
Barriere 16 ist eine Laminierung mindestens einer Schicht
von steifem oder halbsteifem Kunststoff 16p und mindestens
einer Schicht Metallfolie 16m. Die Kunststofffolie 16p und
Metallfolie 16m können
Blätter
sein, die verklebt oder sonst aneinander befestigt sind, oder sie
können
durch Überformung
des Kunststoffs auf einer oder beiden Oberflächen der Metallfolie(n) gebildet
sein (z.B. durch Plazieren einer Metallfolie in einer Form, und
anschließende
Einspritzung von geschmolzenem Kunststoff dort hinein und darum
herum). Es sind auch andere wohlbekannte Verfahren verfügbar, um
die laminierte Kunststoff- und Metallfolien-Barriere 16 bereitzustellen.
Obwohl die Innenfläche 17 der
Barriere durch eine Metallfolie 16m begrenzt ist, und die äußere Oberfläche 19 durch
eine Kunststoffschicht 16p begrenzt ist, wie in 1–2, 4 und 6–7 gezeigt,
ist es in Ausführungsformen der
Erfindung ähnlich
möglich
daß die
innere Oberfläche 17 durch
eine Plastikschicht 16p begrenzt ist, und/oder daß die äußere Oberfläche 19 durch
eine Metallfolie 16m begrenzt ist. Wie in 2 veranschaulicht
kann die Barriere weiterhin eine Lukenvorrichtung 26 umfassen,
die abdichtend darin angeordnet ist, um für Entfernung und Austausch
des Trocknungselements 50 Zugang zu der Tasche 20 zu
erlauben. Die Lukenvorrichtung 26 schließt bevorzugt eine
Zugangsluke und eine Vorrichtung ein, um die Luke in einer im Wesentlichen
wasserdicht abgeschlossenen Stellung an der Barriere abdichtend
anzubringen. Die Lukenvorrichtung 26 kann ein anzubringendes
Scharnier oder eine angeformte Scharnierverbindung einschließen, um
die Luke drehbar mit der Barriere zu verbinden.
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Die äußere Umfangsfläche 18 der
Barriere 16 kann auf eine Vielzahl von Weisen abdichtend
an der oberen Oberfläche 12 des
Substrats 10 angebracht sein, um die Elektronikkomponente 14 und das
Trocknungselement 50 abdichtend innerhalb der geschlossenen
Tasche 20 einzuschließen.
Ein Weg ist es, die äußere Umfangsfläche 18 mittels
Ultraschallschweißen
an dem Substrat 10 zu befestigen (wie in 1 veranschaulicht),
während
es ein anderer Ansatz ist die Umfangsfläche unter Verwendung eines
abdichtenden Klebers (wie in 2, 4 und 6 veranschaulicht)
klebend mit dem Substrat zu verbinden. Ein anderes Verfahren ist
es in Verbindung mit Befestigungsvorrichtungen 42 eine Dichtvorrichtung 40 zu
verwenden, die zwischen der oberen Oberfläche 12 und der Umfangsfläche 18 eingeschoben
ist, um die Barrieren-Umfangsfläche 42 abdichtend
an dem Substrat zu befestigen. Die Dichtungsvorrichtung 40 kann
eine aus Silikon, Neopren oder einem anderen gegen Wasser abdichtenden Material
hergestellte Dichtung umfassen, aufgebracht entweder in fester Form
(z.B. vorgeformt) oder in einer flüssigen/gelatineartigen oder
extrudierbaren Form (z.B. bei Raumtemperatur vulkanisierender Silikonkautschuk).
Die Dichtungsvorrichtung 40 sollte typischerweise einer
geschlossene Schleife begrenzen, die allgemein der Gestalt der äußeren Umfangsfläche 18 entspricht.
Die Befestigungsvorrichtungen 42 können Anordnungen von Unterlegscheiben
und Schrauben einschließen
(wie in 7 veranschaulicht), Kombinationen
von Schrauben und Muttern, Klammern, Schnappverbindungen, Haken-
und Ösenbefestigungen,
Kleber und ähnliches.
Dieser Ansatz mit Dichtungsvorrichtungen/Befestigungsvorrichtungen
besitzt den Vorteil daß die
Barriere 16 wenn gewünscht
entfernt und ersetzt werden kann, etwa wenn es nötig ist daß an der Elektronik Reparaturen
oder Prüfungen
verrichtet werden; oder wenn man das Trocknungselement 50 ersetzt,
wenn keine Lukenvorrichtung 26 bereitgestellt ist. Welches
Verfahren auch immer benutzt wird, so wird es doch bevorzugt daß das Befestigungsverfahren
eine im Wesentlichen wasserdichte Abdichtung um den Umfang der geschlossenen
Tasche 20 herum bereitstellt.
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Mit
der laminierten Barriere 16 abdichtend an dem Substrat 10 angebracht
und die Elektronikkomponente(n) 14 und ein Trocknungselement 50 darin umschließend, wird
der/den Komponente(n) 14 und den zugehörigen Schaltungselementen und
Verbindungen (z.B. Lotverbindungen, Schaltspuren, Jumperkabel, usw.)
verbesserter mechanischer, Vibrations- und Feuchteschutz bereitgestellt.
Der Schutz kann weiter dadurch verbessert werden, daß man die Barriere 16 unter
Verwendung einer oder mehrerer steifer oder halbsteifer Kunststoffschichten 16p darin konstruiert.
Die Steifigkeit der Schicht(en) 16 wird von dem verwendet
Harzmaterial, der Stärke
jeder Schicht, der Verwendung von Rippen und anderen eingeformten
oder angebrachten strukturellen Bauteilen, der Geometrie der Barriere
usw. abhängen. Zum
Beispiel kann eine typische Barriere 16 eine 0,125 bis
0,250 Zoll starke Tafel aus Acrylonitril-Butadien-Styrol (ABS), Polyetherimid,
Polyethersulfon oder einem anderen Polymer umfassen, an welcher eine
0,01 bis 0,05 Zoll starke Aluminiumfolie befestigt wurde. Zusätzlicher
Schutz wird geboten, indem man die wie oben beschriebenen Stützbauteile 22 bereitstellt,
welche zum Beispiel aus Styrolschaum konstruiert sein können. Mit
der wasserdicht an dem Substrat 10 angebrachten Umfangsfläche 18 der Barriere
kann die verschlossene Tasche 20 allgemein wasserdicht
gemacht werden. Die Elektronik kann durch die Metallfolie 16m weiterhin
vor Feuchtigkeit geschützt
werden; während
durch die Kunststoffschicht 16p hindurch eine Mikroleckage
an Feuchtigkeit auftreten kann, kann im Wesentlichen kein Wasser
durch die Metallfolie 16m hindurch passieren. (Die Metallfolie 16m kann
für die
Elektronik außerdem
einen gewissen Schutz vor EMI bieten.) Zusätzlich dient das Trocknungselement 50 um
jegliche Feuchtigkeit zu absorbieren, welche ihren Weg in die Tasche 20 hinein
findet, etwa durch Durchsickern an irgendwelchen Brüchen in
der Dichtung um die Lukenvorrichtung 26, oder durch Mikrorisse
in mittels Ultraschall geschweißten
Verbindungen und Säumen von
der äußeren Umfangsfläche zum
Substrat. Das Element 50 kann durch die Lukenvorrichtung 26 periodisch
entfernt und durch ein neues Element 50 ersetzt werden.
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Eine
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist in 4 veranschaulicht.
Wie die unter Bezug auf 2 beschriebene Schaltung schließt die vorliegende
Ausführungsform
ein Substrat 10 ein, das eine obere Oberfläche 12 aufweist;
eine an der oberen Oberfläche 12 des
Substrats 10 befestigte Elektronikkomponente; eine laminierte
Kunststoff- und Metallfolien-Barriere 16,
die eine abdichtend an der oberen Oberfläche 12 des Substrats 10 angebrachte äußere Umfangsfläche 18 aufweist,
um so eine verschlossene Tasche 20 dazwischen zu begrenzen,
innerhalb welcher das Elektronikbauteil eingeschlossen ist; und
ein Trocknungselement 50. Jedoch ist nur ein Teil des Elements 50 in
der vorliegenden Erfindung so eingeschlossen, während in 2 das
gesamte Trocknungselement 50 abdichtend innerhalb der verschlossenen
Tasche 20 eingeschlossen war. Weiterhin schließt das vorliegende
Element 50 eine zusätzliche
Struktur ein, die nicht notwendigerweise in der den Hintergrund
bildenden Ausführungsform
gefunden wird.
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Wie
aus 4 ersichtlich umfaßt das Trocknungselement der
vorliegenden Ausführungsform: einen
Mantel 51, der eine Innenkammer, eine Einlaßöffnung 58 und
eine Auslaßöffnung 59 umfaßt, worin die
Einlaß-
und Auslaßöffnungen
jede mit der Innenkammer in Verbindung stehen; eine innerhalb der
Innenkammer enthaltene, vorherbestimmte Menge an Trocknungsmaterial 53;
ein normalerweise offenes Innenventil 54, das zwischen
der Einlaßöffnung 58 und
der Innenkammer angeordnet ist; eine normalerweise geschlossenes
Außenventil 56,
das zwischen der Auslaßöffnung 59 und
der Innenkammer angeordnet ist; und Aufheizvorrichtung 52,
um das Trocknungsmaterial 53 gezielt aufzuheizen, bevorzugt
auf eine Temperatur oberhalb einer Regeneriertemperatur davon. Das
Trocknungselement 50 ist derart angeordnet, daß mindestens
die Innenöffnung 54 davon
abdichten innerhalb der verschlossenen Tasche 20 eingeschlossen
ist.
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Wie
in 4 und 5 veranschaulicht kann die Aufheizvorrichtung 52 einen
innerhalb und/oder um den Mantel 51 herum angeordneten wärmeleitenden
Leitungsabschnitt 52c in direktem oder indirektem thermischen
Kontakt mit dem Trocknungsmaterial 53 umfassen, worin der
wärmeleitende
Leitungsabschnitt 52c Einlaß- und Auslaßöffnungen 52i/52o aufweist,
die zu einer abdichtenden Flüssigkeitsverbindung
mit entsprechenden Einlaß- und
Auslaßleitungen 31/32 wie
gezeigt in der Lage sind. Die Einlaß- und, Auslaßleitungen 31/32 können an
einem Ende abdichtend an ihren jeweiligen Einlaß- und Auslaßöffnungen 51i/52o angeschlossen sein
(über Klemmen,
O-Ringe, Fittings, etc.), und an dem anderen Ende an eine Umwälzpumpe.
Eine erhitztes Fluid (z.B. Kühlflüssigkeit,
Wasser, Öl,
Abgas, etc.) kann durch den Einlaß 31/52i,
in den leitenden Abschnitt 52c hinein, und durch den Auslaß 32/52o hindurch
hinaus zirkuliert werden, um so das Trocknungsmittel 53 auf
eine Temperatur vorzugsweise bei oder oberhalb seiner Regeneriertemperatur
zu bringen. Alternativ kann die Aufheizvorrichtung 52 ein elektrisches
Widerstands-Heizelement innerhalb und/oder um den Mantel 51 herum
umfassen, welches durch eine Stromquelle außerhalb der Schaltung elektrisch
aktiviert wird.
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Die
Schaltung kann weiterhin Vorrichtungen 60 umfassen um das
Innenventil 54, das Außenventil 56 und
die Aufheizvorrichtung 52 gezielt zwischen (1) einer normalen
Betriebsbedingung und (2) einer Regenerierbedingung umzuschalten.
In der normalen Betriebsbedingung ist das Innenventil 54 geöffnet, das
Außenventil 56 ist
geschlossen, und die Aufheizvorrichtung 52 ist deaktiviert
(d.h. sie liefert keine Wärme).
Unter dieser Bedingung steht das Trocknungsmaterial 53 in
Wasser absorbierender Verbindung mit dem Inneren der Tasche 20,
so daß das
Material 53 Feuchtigkeit daraus absorbieren und Tasche 20 wünschenswert
trocken halten kann. Liegt der Feuchtigkeitsgehalt des Trocknungsmaterials 53 oberhalb
eines vorherbestimmten Niveaus, oder wird es anderweitig gewünscht, so
kann die Schaltung auf die Regenerierbedingung geschaltet werden.
Unter dieser Bedingung ist das Innenventil 54 geschlossen, das
Außenventil
ist geöffnet,
und die Aufheizvorrichtung 52 ist aktiviert, um somit die
Verbindung zwischen dem Trocknungsmaterial 53 und dem Inneren der
Tasche 20 zu verschließen
und die Wasser entlassende Verbindung zwischen dem Material 53 und der äußeren Umgebung
zu öffnen.
Mit aktivierter Aufheizvorrichtung 52 kann das Trocknungsmaterial 53 bevorzugt über seine
Regeneriertemperatur hinaus erhitzt werden, um die zuvor absorbierte
Feuchtigkeit aus dem Material 53 zur Atmosphäre hin freizusetzen.
Liegt der Feuchtigkeitsgehalt des Materials 53 einmal unterhalb
eines vorherbestimmten Niveaus, oder wenn es anderweitig gewünscht wird,
kann die Schaltung zurück
in die normale Betriebsbedingung geschaltet werden, in der das Trocknungselement 50 einmal
mehr arbeiten kann um Feuchtigkeit aus dem Inneren der geschlossenen
Tasche 20 zu absorbieren. Indem diese beiden Bedingungen
umschaltbar bereitgestellt werden, stellt die vorliegende Ausführungsform
den Vorteil bereit, ein regenerierbares Trocknungselement zu besitzen.
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Die
Vorrichtung 60 zur gezielten Umschaltung kann mechanische,
elektrische, pneumatische (d.h. Druck oder Vakuum), fluidische,
hydraulische, Mikrokompressoren und/oder andere Vorrichtungen 62/64/66 umfassen,
um die Einlaß-
und Auslaßventile 54/56 physisch
zu öffnen
und zu schließen,
und um die Aufheizvorrichtung zu aktivieren und zu deaktivieren.
Zum Beispiel kann die Vorrichtung 60, wie in 4, 5 und 8 veranschaulicht,
stromaufwärts
an Vakuumvorrichtungen 62/64 (z.B. Teile eines
Kraftfahrzeugmotor-Vakuumsystems)
angeschlossene Vakuumleitungen 55/57 umfassen,
um die Innen- und Außenventile 54/56 wie
benötigt
zu öffnen
und zu schließen;
und stromaufwärts
an eine Flüssigkeit
umwälzende
Vorrichtung 66 (z.B. eine Kraftfahrzeugmotor-Kühlflüssigkeitspumpe)
angeschlossene Einlaß-
und Auslaß-Flüssigkeitsleitungen 31/32,
um eine Heizleitung 52c innerhalb des Mantels 51 zu
aktivieren und zu deaktivieren. Eine zentrale Regelvorrichtung 61 (z.B.
ein Mikroprozessor oder eine Regelschaltung) kann verwendet werden
um die Betätigung
der Vorrichtungen 62/64/66 zu koordinieren,
um auswählbar
zwischen dem normalen Betrieb und Regenerierbedingungen umzuschalten.
Die Regelvorrichtung 61 kann einen Mikroprozessor oder andere
Vorrichtungen einschließen,
um die Schaltung automatisch zwischen den beiden Bedingungen hin-
und herzuschalten – basierend
darauf, ob das Feuchtigkeitsgehalt-Niveau des Trocknungsmittels oberhalb
oder unterhalb eines vorherbestimmten Schwellenwerts liegt (z.B.
85% der maximalen Absorptionskapazität). Die zentrale Regelvorrichtung 61 kann
außerdem
einen Bedienerschalter 68 einschließen, welcher durch einen menschlichen
Bediener benutzt werden kann, um wählbar wie gewünscht zwischen
den beiden Zuständen
hin- und herzuschalten; und/oder eine Bedingungsanzeige 69,
welche anzeigt in welcher der beiden Bedingungen man sich gegenwärtig befindet.
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Die
Schaltung kann weiterhin einen Feuchtigkeitsgehalt-Sensor 70 innerhalb
des Mantels 51 in Verbindung mit dem Trocknungsmaterial 53 umfassen,
so daß der
Feuchtezustand des Materials 53 abgetastet werden kann.
Dieser Sensor 70 kann wiederum an eine Anzeige 72 angeschlossen
sein, um den Feuchtezustand des Trocknungsmittels anzuzeigen, und/oder
er kann an die Vorrichtung 60 zur wählbaren Umschaltung angeschlossen
sein.
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In
der vorliegenden Erfindung können
viele verschiedene Arten von Trocknungsmaterialien 53 benutzt
werden, und sie können
auf Grundlage solcher Faktoren wie Kosten, Regeneriertemperatur, Regeneriereffizienz,
erwartete Lebensdauer und ähnlichem
ausgewählt
werden. Zum Beispiel kann ein übliches
Silikagel-Material, das eine typische Regeneriertemperatur von 160°C aufweist,
für die
meisten Anwendungen kosteneffektiver sein als ein CaSO4-Material,
das eine Regeneriertemperatur von 250°C aufweist.
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Den
Fachleuten werden zweifelsohne verschiedene andere Modifikationen
der vorliegenden Erfindung in den Sinn kommen, welche die vorliegende
Erfindung ebenfalls betrifft. Zum Beispiel ist die Barriere 16 hierin
als auf einer „oberen" Oberfläche 12 des
Substrats 10 angebracht beschrieben, wobei die Bezeichnung „obere" zufällig gewählt wurde,
da jede Seite eines Substrats 10 als die „obere" Oberfläche angesehen
werden kann. Folglich deckt die vorliegende Erfindung auch das Aufbringen
auf das ab, was als eine „untere" Oberfläche eines
Substrats 10 erscheint und sonst so bezeichnet wird. Außerdem sollte
offensichtlich sein daß der „thermische
Kontakt" zwischen
dem wärmeleitenden
Abschnitt 52c und dem Trocknungsmittel 53, auf
den oben Bezug genommen wird, keinen direkten Kontakt dazwischen
erfordert; die Leitung 52c und Trocknungsmittel 53 können in
indirektem Kontakt miteinander stehen, wobei eines oder mehrere
eingreifende, thermisch leitende Elemente (z.B. Heizleitungen) dazwischen
angeordnet sind. Überdies
sollte offensichtlich sein, daß das
hierin verwendete Substrat 10 nicht auf herkömmliche,
flache, planare FR-4- Epoxid/Glas-Substrate beschränkt ist,
sondern auch Gehäuse,
Abdeckungen, Schirmbleche, Paneele, Luken und jegliches anders Bauteil
einschließen
kann, das eine Oberfläche
bereitstellt – ob
planar oder nicht planar – auf
welche Elektronikkomponenten montiert werden können; ein derartiges Substrat
kann steif oder flexibel sein, und kann aus Polymer, Metall, Keramik
oder irgendeiner Kombination daraus konstruiert sein. Außerdem sollte
verstanden werden daß der
Begriff „Trocknungsmittel" auf jegliches Material Bezug
nehmen kann, das hygroskopische Charakteristika besitzt. Zusätzlich werden
die Fachleute erkennen, daß jeglicher
Anstieg in der Temperatur – selbst
auf eine Temperatur unterhalb der Regenerierungstemperatur des Materials – einen
gewissen regenerativen Effekt bereitstellen wird (d.h. es wird Feuchtigkeit
daraus freigesetzt), obwohl es bevorzugt ist daß das Trocknungsmaterial der
bevorzugten Ausführungsform
auf eine Temperatur bei oder oberhalb seiner Regeneriertemperatur
aufgeheizt wird.