DE69909659T2 - Elektrische Durchführung für Hochtemperatur - Ofen - Google Patents

Elektrische Durchführung für Hochtemperatur - Ofen Download PDF

Info

Publication number
DE69909659T2
DE69909659T2 DE69909659T DE69909659T DE69909659T2 DE 69909659 T2 DE69909659 T2 DE 69909659T2 DE 69909659 T DE69909659 T DE 69909659T DE 69909659 T DE69909659 T DE 69909659T DE 69909659 T2 DE69909659 T2 DE 69909659T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
circuit boards
circuit board
spaced openings
compressible material
plates
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE69909659T
Other languages
English (en)
Other versions
DE69909659D1 (de
Inventor
Glen Eugene Schmidt
Eugene Lee Kesselhuth
Jeffrey John Bolduc
Ray Dean Dorris
Albert Eugene Waldorf
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Application granted granted Critical
Publication of DE69909659D1 publication Critical patent/DE69909659D1/de
Publication of DE69909659T2 publication Critical patent/DE69909659T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B17/00Insulators or insulating bodies characterised by their form
    • H01B17/26Lead-in insulators; Lead-through insulators
    • H01B17/30Sealing
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/40Forming printed elements for providing electric connections to or between printed circuits
    • H05K3/42Plated through-holes or plated via connections
    • H05K3/429Plated through-holes specially for multilayer circuits, e.g. having connections to inner circuit layers
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/09Shape and layout
    • H05K2201/09209Shape and layout details of conductors
    • H05K2201/09654Shape and layout details of conductors covering at least two types of conductors provided for in H05K2201/09218 - H05K2201/095
    • H05K2201/09736Varying thickness of a single conductor; Conductors in the same plane having different thicknesses
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/46Manufacturing multilayer circuits
    • H05K3/4611Manufacturing multilayer circuits by laminating two or more circuit boards
    • H05K3/4641Manufacturing multilayer circuits by laminating two or more circuit boards having integrally laminated metal sheets or special power cores

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)
  • Printing Elements For Providing Electric Connections Between Printed Circuits (AREA)

Description

  • BESCHREIBUNG DES STANDS DER TECHNIK
  • Öfen für analytische Messungen, wie beispielsweise jene, die in Gas-Chromatographen verwendet werden, halten erhöhte Temperaturen zum Zweck der Bereitstellung der geeigneten Bedingungen für eine durchzuführende Verfahrensmessung aufrecht. Die Messungen umfassen den Einsatz elektrischer Sensoren. Für die Verarbeitung der Messungen ist es erforderlich, dass irgendeine Form einer elektrischen Verbindung aus dem Ofen herausführt.
  • In einer Anwendung für tiefe Temperaturen ermöglicht eine problemlos verfügbare Vielfalt von Leitungs- und normalen Verbindungseinrichtungen zahlreiche Lösungen zum Herstellen der elektrischen Verbindung. Einige Ofenanwendungen zu Analysezwecken weisen jedoch anhaltende Temperaturen auf, die laufend die äußersten Temperaturgrenzwerte für elektrische und elektronische Verbindungs- und Leitungseinrichtungen überschreiten. Beispielsweise ist es wünschenswert, dass ein Ofen eines Gas-Chromatographen bei einer Temperatur von mindestens 225°C betriebsfähig ist.
  • Unter Bezugnahme auf 1 wird eine vereinfachte Zeichnung eines industriellen Gas-Chromatographen 10 mit einer elektrischen Durchführungsbaugruppe 12 gezeigt, die gemäß des Stands der Technik verwirklicht wurde. Der Chromatograph 10 umfasst einen Ofen 14 und ein Elektronikgehäuse 16.
  • Erhöhte Temperaturen werden im Ofen 14 aufrechterhalten, wobei (nicht gezeigte) elektrische Sensoren Messungen vornehmen. Der Ofen 14 wird unter Verwendung von (nicht gezeigten) Wärmesensoren und elektrischen Heizgeräten auf streng kontrollierten Temperaturen gehalten. Alle Sensorsignale und Heizgerät-Steuerströme müssen durch die Baugruppe 12 in das Elektronikgehäuse 16 führen.
  • Das Gehäuse 15 stellt eine Umgebung bereit, die für elektronische Schaltkreise normal ist. Es ist jedoch wichtig, dass nur sehr wenig Wärme vom Ofen 14 in das Gehäuse 16 geleitet wird, da elektronische Schaltkreise wärmeempfindlich sind. Wo ein Chromatograph 10 installiert ist, können explosive Gase vorhanden sein. Die elektronischen Schaltkreise im Gehäuse 16 können explosive Gase unter Fehlerbedingungen entzünden. Aus diesem Grund wird das Gehäuse 16 über eine Luftquelle, die von außerhalb des explosionsgefährdeten Bereichs geliefert wird, ständig ausgeblasen/unter inneren Überdruck gesetzt. Dieses Ausblasen oder Unter-Druck-Setzen ist eine in Nordamerika und Europa übliche und akzeptierte Praxis für elektronische Ausrüstung, die in einem explosionsgefährdeten Bereich verwendet wird.
  • Einige der Ofenkomponenten 14 können auch explosive Gase als Bestandteil des normalen Verfahrens enthalten. Es werden Maßnahmen zum Verhindern einer Entzündung ergriffen. Komponenten im Ofen müssen fähig sein, einer Explosion standzuhalten und eine Ausbreitung der Flammen oder ein Entzünden von Gasen in dem umgebenden explosionsgefährdeten Bereich zu verhindern.
  • Unter Bezugnahme auf 2 ist eine vereinfachte Darstellung der Durchführungsbaugruppe 12 gezeigt. Die Baugruppe 12 umfasst in ihrer einfachsten Form eine Gruppe von Leitungen 18a, 18b, 18c, 18d und ein verlustarmes Koaxialkabel 20. Jede der Leitungen 18a, 18b, 18c, 18d ist eine Kombination aus einer Drahtleitung, die mit einer TEFLON-Isolierung isoliert ist. Die Drahtleitung ist von einem Hochtemperatur-Heißschrumpfschlauch aus Polyolefin umschlossen. Das verlustarme Koaxialkabel 20 ist in ähnlicher Weise ebenso präpariert.
  • Die Baugruppe 12 umfasst auch ein Isolierrohr 22, durch das die Leitungen 18a18d und das Kabel 20 hindurchführen. Das Isolierrohr 22 weist eine Gewindedichtungsnabe 24 auf. Die Dichtungsnabe 24 umfasst eine Isolierrohr-Dichtungsmasse 28, wie beispielsweise Chico A, das von Crouse-Hinds erhältlich ist. Die Dichtungsnabe umfasst des Weiteren eine zusätzliche Schicht 26 des Polyurethanharzes, um eine gasdichte Dichtung bereitzustellen.
  • Für die Baugruppe 12 ist sehr viel Arbeit bei der Herstellung erforderlich. Für die Leitungen ist eine umfangreiche Vorbereitung erforderlich, und es ist nicht einfach, mit den Dichtungsmaterialien zu arbeiten, da ihre Vorbereitung und Aushärtung in gut belüfteten Bereichen erfolgen muss.
  • Außerdem können nur wenige Verbindungen durch die Baugruppe 12 hergestellt werden. Dies ist auf die Größe der Leitungen 18a18d und des Kabels 20 in Verbindung mit den maximalen Füllanforderungen des Isolierrohrs 22 und die Notwendigkeit zurückzuführen, zwischen den Leitern eine Trennung bereitzustellen, um einen zweckmäßigen Fluss der Dichtungsmasse zu gewährleisten. Daher umfasst ein Gas-Chromatograph normalerweise mehrere Durchführungsbaugruppen 12 und damit verbundene Durchdringungen des Ofens 14. Die Baugruppe 12 ist nach dem Installieren sehr schwierig zu warten oder auch für die Wartung auszubauen.
  • Des Weiteren wurde aufgezeigt, dass die Baugruppe 12 für Ofentemperaturen über 200°C ungeeignet ist. Die TEFLON-Isolierung, die für die Leitungen 18a18d verwendet wird, beginnt kaltzufließen, das heißt, sie wird bei solchen Temperaturen nachgiebig. Daher verursacht jeder Druck, der auf die Leitungen 18a18d ausgeübt wird, dass die Isolierung herausgepresst wird und eine Kriechstrecke erzeugt. Auch die Dichtungsmasse 28 kann den hohen Temperaturen nicht standhalten. Andere Hochtemperaturleitungen, wie beispielsweise Glasgeflechtleitungen vertragen keinerlei Feuchtigkeit. Feuchtigkeit und Betauung sind in Hochtemperatur-Anwendungen von Gas-Chromatographen weit verbreitet.
  • Eine mögliche Lösung ist, Komponenten zu verwenden, die für die Anwendung im Militär- und Raumfahrtbereich geeignet sind, da diese Komponenten die umfangreichsten Temperatur- und Umgebungsanforderungen aufweisen. Die höchste normale Temperatur mit Eignung für militärische Zwecke ist 125°C. Es gibt Fälle, in denen solche Komponenten bis zu 175°C ausgelegt sein können, aber dies erfüllt immer noch nicht die Anforderungen zur Verwendung in Öfen für Analysezwecke, wie beispielsweise im Ofen in einem Gas-Chromatograph.
  • Die Erfinder haben weitere mögliche Lösungen als Ersatz für die Baugruppe 12 in Betracht gezogen. Eine solche mögliche Lösung war, Glas- oder Keramikanschlussstücke zu verwenden. Solche Anschlussstücke beanspruchen jedoch einen immensen Raum und sie erfüllen nicht die Anforderung, empfindliche Koaxialsignale durch die Durchführung leiten zu müssen. Eine weitere solche Lösung war es, biegsame oder starre gedruckte Schaltungen zu verwenden, aber bis zur vorliegenden Erfindung gab es keine Möglichkeit, zu gewährleisten, dass die Platine bei den gewünschten Temperaturen nicht aufblätterte. Die Materialien, die beim Herstellen von Leiterplatten verwendet werden, sind für maximale Temperaturen von 175°C ausgelegt.
  • Gesichtspunkte der vorliegenden Erfindung sind in den Ansprüchen 1, 8 und 9 dargelegt.
  • Die vorliegende Erfindung ist als eine elektrische Durchführungsbaugruppe verwirklicht, die in einen Hochtemperaturofen einzusetzen ist. Die Baugruppe weist eine oder mehrere Leiterplatten auf, um die eine oder mehrere Platten aus verdichtbarem Material positioniert sind. Die Leiterplatten und das verdichtbare Material sind zwischen den zwei Hälften eines zweischaligen Gehäuses positioniert. Wenn die beiden Hälften aneinandergefügt werden, um das verdichtbare Material ausreichend zusammenzudrücken, wird das Material über die Kanten der Leiterplatten herausgepresst.
  • Die vorliegende Erfindung ist auch als Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Durchführung verwirklicht, die in einen Hochtemperaturofen einzusetzen ist. Die Durchführung besitzt ein Gehäuse mit zwei Hälften. In dem Verfahren werden eine oder mehrere Leiterplatten auf der Seite, die dem Inneren jeder Gehäusehälfte zugewandt ist, mit verdichtbarem Material umgeben, und die Hälften werden mit den darin enthaltenen Leiterplatten so zusammengesetzt, dass das verdichtbare Material über die Kanten der Leiterplatten herausgepresst wird.
  • Die vorliegende Erfindung weist des Weiteren eine Leiterplatte mit einer oder mehreren beabstandeten Öffnungen durch die Leiterplatte auf, und jede der Öffnungen ist mit Kupfer bis zu einer Dicke von 5 Milli-Inch ausgekleidet. Die Leiterplatte besitzt des Weiteren eine oder mehrere elektrisch leitende Schichten. Jede der Schichten besitzt drei Unzen schwere metallische Stromkreise. Jede der Schichten besitzt des Weiteren eine Ringwulst aus Kupfer, die jede der beabstandeten Öffnungen umgibt und mit den metallischen Stromkreisen verbunden ist. Die Ringwulst weist nicht die im IPC-Standard IPC-D-275 spezifizierte Wärmeentlastung auf und besitzt einen Durchmesser, der größer als der in der Norm angegebene ist. Die Kupferauskleidung in jeder der Öffnungen verbindet alle Ringwülste in der Öffnung mechanisch miteinander.
  • Die Erfindung wird anschließend beispielhaft unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen auf gleiche Teile durchwegs mit gleichen Bezugszeichen verwiesen wird und für die eine kurze Beschreibung folgt:
  • 1 zeigt eine vereinfachte Zeichnung eines Gas-Chromatographen mit einer elektrischen Durchführungsbaugruppe, die gemäß des Stands der Technik ausgeführt ist.
  • 2 zeigt eine vereinfachte Darstellung der elektrischen Durchführungsbaugruppe aus 1.
  • 3 zeigt eine vereinfachte Zeichnung eines Gas-Chromatographen, der die elektrische Durchführungsbaugruppe der vorliegenden Erfindung umfasst.
  • 4 zeigt einen auseinander gezogenen Detailperspektivschnitt der Baugruppe der vorliegenden Erfindung.
  • 5 zeigt eine Vorderansicht der Baugruppe der vorliegenden Erfindung.
  • 6 zeigt einen Querschnitt durch die Unterbauanordnung für das ofenseitige Ende der Leiterplatten, die in der Baugruppe der vorliegenden Erfindung enthalten sind.
  • Unter Bezugnahme auf 3 wird ein vereinfachtes Schaubild eines industriellen Gas-Chromatographen 10 gezeigt, der die elektrische Durchführungsbaugruppe 100 der vorliegenden Erfindung umfasst. Wie im Folgenden detailliert beschrieben werden wird, umfasst die Baugruppe 100 Leiterplatten. Leiterplatten werden im Wesentlichen als dünne geätzte Kupferschichten auf einem Substrat oder einem Basismaterial erzeugt und werden anschließend unter hohen Temperaturen mit isolierenden Zwischenschichten laminiert. Da Kupfer einen Schmelzpunkt von 1083°C besitzt, werden die Kupferschichten der Leiterplatte bei der gewünschten Betriebstemperatur des Gas-Chromatographen von mindestens 225°C nicht abgebaut.
  • Das Basismaterial der Leiterplatte, in diesem Fall Polyimid-Prepreg, kann mit einem Grenzwert von 175°C bis 300°C angegeben werden, basierend auf der Lebenserwartung des Polyimids. Es gibt Polyimid-Güteklassen, die eine geplante Lebensdauer von 10 Jahren bei Temperaturen von 225°C und höher aufweisen.
  • Das schwächste Glied ist jedoch die Bindung zwischen dem Polyimid und dem Kupfer. Die beiden Materialien werden bei Temperaturen laminiert und verbunden, die nicht sehr viel höher sind als die gewünschte Betriebstemperatur von 225°C für den Ofen des Gas-Chromatographen. Da die Bindungstemperatur so nahe an der gewünschten Betriebstemperatur des Ofens des Gas-Chromatographen liegt, wird die Leiterplatte aufblättern und ausfallen, wenn sie jahrelang einer Temperatur von 225°C ausgesetzt wird. Die elektrische Durchführungsbaugruppe 100 der vorliegenden Erfindung wurde aufgrund der Annahme ausgelegt, dass die Leiterplatte sich aufblättern kann und dies potentiell auch tun wird, wenn sie in einem Ofen eines Gas-Chromatographen verwendet wird, der mit einer gewünschten Temperatur von 225°C betrieben wird. Die Baugruppe 100 hält die darin verwendeten Leiterplatten während der Lebensdauer des Ofens des Gas-Chromatographen unter einem konstanten Druck, um damit die Leiterplattenschichten an einer physikalischen Trennung zu hindern, selbst wenn sie der gewünschten Betriebstemperatur über längere Zeit hinweg ausgesetzt sind. Laminierte Materialien verlieren bei ihrem Abbau vorrangig ihren Verbund mit Kupfer und werden brüchig, wenn man sie durchbiegt. Die mechanische Struktur der Baugruppe 100 gestattet keinerlei Durchbiegung, Verdrehungs- oder Längsspannung der Leiterplatten in der Baugruppe.
  • Unter Bezugnahme auf 4 wird ein auseinander gezogener Detailperspektivschnitt der Baugruppe 100 gezeigt. Die Baugruppe umfasst zwei Leiterplatten 102 und 104. Leiterplatte 102 liefert den Wechselstrom für die Heizgeräte im Ofen 14 aus 3. Die Heizgeräte sind in 3 nicht dargestellt. Die Leiterplatte 104 enthält Detektoren und Thermoelementleitungen und stellt Pfade für Gleichstromsignale bereit. Wie in 4 dargestellt, sind die einander zugewandten Seiten der Leiterplatten 102 und 104 durch eine elektromagnetische Abschirmung 106 getrennt. Eine Kunststoffplatte 108, die als Abstandshalter fungiert, gefolgt von einer Platte aus wärmebeständigem Polyimid 110, trennt die Seite der Leiterplatte 102, die der Leiterplatte 104 zugewandt ist, von der Abschirmung 106. Eine Platte aus verdichtbarem geschlossenzelligem Silikonschaum 112 trennt die Seite der Abschirmung 106, die der Gleichstrom-Leiterplatte 104 zugewandt ist, von der Seite der Leiterplatte 104, die der Leiterplatte 102 zugewandt ist.
  • Eine elektromagnetische Abschirmung 118 ist von der Seite der Leiterplatte 104, die nicht der Leiterplatte 102 zugewandt ist, durch eine Platte aus wärmebeständigem Polyimid 116 getrennt. Die elektromagnetischen Abschirmungen 106 und 118 eliminieren das Influenzrauschen auf jeder Leiterplatte, das auf jeder Leiterplatte durch die enge Nähe der Signale auf der anderen Leiterplatte induziert wird. Eine derartige Abschirmung gegen die hohen Ströme, die auf der Wechselstrom-Leiterplatte 102 generiert werden, ist wesentlich.
  • Die Baugruppe 100 umfasst des Weiteren die Platten 114, 126 aus verdichtbarem geschlossenzelligem Silikonschaum. Die Platte 126 ist von der Abschirmung 118 durch eine Platte aus wärmebeständigem Polyimid 124 getrennt. Die Baugruppe umfasst des Weiteren ein zweischaliges Gehäuse aus rostfreiem Stahl, das eine erste und eine zweite Hälfte 120, 122 aufweist. Die Innenseite der Schalenhälfte 120 weist eine Vertiefung auf, deren Breite so bemessen ist, dass die Leiterplatten 102, 104, die Abschirmungen 106, 118, die Polyimidplatten 110, 116, 124, der Abstandshalter 108 und die Silikonplatten 112, 114, 126 satt anliegend aufgenommen werden, wenn die Baugruppe 100 zusammengesetzt wird. Die Innenseite der Schalenhälfte 122 weist einen erhabenen Abschnitt 122a auf, der in seiner Form im Wesentlichen komplementär zu der Vertiefung in der Schalenhälfte 120 ist.
  • Die Baugruppe 100 umfasst des Weiteren Senkschrauben, die insgesamt mit 128 bezeichnet sind, deren Gewinde in 4 nicht dargestellt sind. Wenn die Baugruppe 100 zusammengesetzt wird, wird jede der Schrauben 128 durch eine damit verbundene kreisförmige Öffnung 130 in der Schalenhälfte 122 zu einer damit verbundenen entsprechenden kreisförmigen Öffnung 132 in der Schalenhälfte 120 geführt.
  • Wenn die Baugruppe 100 zusammengesetzt wird, dehnen sich die Silikonplatten um die Seiten der Abstandshalter-, Polyimid-, Silikon- und Abschirmungsplatten herum aus. Das zweischalige Gehäuse zwingt die Seiten der Silikonplatte 114 zusammengedrückt und um die Kanten der Leiterplatten 102, 104 herum herausgepresst zu werden und sich eng um diese Platten und um die in der Baugruppe enthaltenen Abstandshalter-, Polyimid-, Silikon- und Abschirmungsplatten zu legen. Das herausgepresste Silikon bildet einen fast perfekten Schutz gegen eine Flammenausbreitung und ermöglicht es der Baugruppe 100, die Anforderungen an einen Flammenweg für explosionsgefährdete Bereiche zu erfüllen. Außerdem stellt das herausgepresste Silikon sicher, dass alle vorhandenen Kriechstrecken lang und eng sind und das bilden, was dem Fachmann für die Zertifizierung von explosionsgefährdeten Bereichen als "Abkühlpfad" bekannt ist. Solche Pfade verlangsamen den Fluss eines heißen Gases ausreichend, so dass ein Abkühlen des Gases unter die Entzündungstemperatur verursacht wird.
  • Die Leiterplatte 104 enthält auch die Signale für einen (nicht gezeigten) Flammenionisationsdetektor (FID). Der FID ist ein spezieller Sensor, der in Gas-Chromatographen verwendet wird. Wie dem Fachmann im Bereich Gas-Chromatographie bekannt ist, ist das vom FID erzeugte Signal extrem empfindlich gegen Interferenzen, und das FID-Signal kann leicht durch Verluststrom und andere Signale gestört werden.
  • In der elektrischen Durchführungsbaugruppe nach dem bekannten Stand der Technik, die in 2 dargestellt ist, wird das FID-Signal durch das verlustarme Koaxialkabel 20 übertragen. Das FID-Signal ist jedoch so empfindlich, dass eine Bewegung des Kabels 20 Mikrophongeräuscheffekte zuführen kann, welche die Leistung des Gas-Chromatograph-Analysegeräts nachteilig beeinflussen. Die vorliegende Erfindung hat die Verwendung des verlustarmen Koaxialkabels abgeschafft und ermöglicht ein Halten des FID-Signalpfads ohne Bewegung, wobei die auf Bewegung zurückzuführenden Rauscheffekte im FID-Signal effektiv eliminiert werden.
  • Wie in 4 zu sehen, umfasst die Schalenhälfte 120 die Aussparungen 134 und 136. Wie ebenfalls aus 4 ersichtlich ist, umfasst die Wechselstrom-Leiterplatte 102 ein Anschlussstück 138 an einem Ende und ein Anschlussstück 140 an ihrem anderen Ende. Wie des Weiteren aus 4 ersichtlich ist, umfasst die Gleichstrom-Leiterplatte zwei Anschlussstücke 142 an einem Ende und zwei Koaxialverbinder 144 und zwei steckbare Anschlussstücke 146 an ihrem anderen Ende.
  • Wie in 4 gezeigt, weist jede Schalenhälfte 120, 122 eine erhöhte Kante 148 an ihrer Außenseite und den damit verbundenen Seiten auf. Wenn eine Baugruppe 100 zusammengesetzt und in den Ofen 14 und das Elektronikgehäuse 16 eingesetzt wird, stößt die erhöhte Kante 148 an die oberste innere Oberfläche des Ofens 14. Wie ebenfalls aus 4 ersichtlich ist, umfasst jede Schalenhälfte einen Schlitz 150 in ihrer Außenseite und den damit verbundenen Seiten. Wenn die Baugruppe 100 zusammengesetzt und in den Ofen 14 und das Elektronikgehäuse 16 eingesetzt wird, stößt der Schlitz 150 an die oberste äußere Oberfläche des Ofens 14. Eine nicht gezeigte Haltevorrichtung gleitet in den Schlitz 150, um die Baugruppe 100 gegen die oberste äußere Oberfläche des Ofens zu halten. Die Schalenhälfte 120 umfasst des Weiteren eine Erdungsklemme 152.
  • Unter Bezugnahme auf 5 wird eine Vorderansicht der Baugruppe 100 gezeigt. Nach dem Zusammenbau ragen das Anschlussstück 140 auf der Wechselstrom-Leiterplatte 102 und die zwei Koaxialverbinder 144 und die zwei steckbaren Anschlussstücke 146 auf der Gleichstrom-Leiterplatte 104 sowie die Erdungsklemme 152 über die Baugruppe 100 hinaus. Wie unter Bezugnahme auf 3 ersichtlich ist, ermöglichen die Anschlussstücke 140, 144 und 146 die Herstellung von elektrischen Verbindungen zu den Leiterplatten 102 und 104 im Elektronikgehäuse 16; und die Erdungsklemme 152 ermöglicht das Befestigen einer Erdleitung an der Baugruppe 100 im Elektronikgehäuse 16. Nach dem Zusammenbau befinden sich das Anschlussstück 138 auf der Wechselstrom-Leiterplatte 102 und die zwei Anschlussstücke 142 auf der Gleichstrom-Leiterplatte 104 jeweils in Abgleich mit den Aussparungen 134 und 136. Wie unter Bezugnahme auf 3 ersichtlich ist, ermöglichen die Aussparungen die Herstellung von elektrischen Verbindungen zu diesen Leiterplatten, wenn die Baugruppe 100 im Ofen 14 positioniert wird.
  • Wie in 4 und 5 gezeigt sind am ofenseitigen Ende der Leiterplatten 102 und 104 Anschlussstücke vorhanden. Jeder elektrische Kontakt ist direkt in der Leiterplatte verlötet in einer Weise, die dem Fachmann für die Herstellung von Leiterplatten vertraut ist. Um jedoch am ofenseitigen Ende der Leiterplatten 102 und 104 Festigkeit bereitzustellen, sind die Stellen besonders konstruiert, an denen die Anschlussstücke auf die Leiterplatte gelötet werden sollen und die als Anschlussflächen bekannt sind. Die Anschlussflächen sind verkupferte Durchgangslöcher, die übermetallisiert und überdimensioniert sind, um fast wie ein Niet durch das Leiterplattenmaterial zu agieren.
  • Ein Querschnitt durch eine solche Anschlussfläche 200 ist in 6 gezeigt. Jede der Leiterplatten 102 und 104 besteht aus Kupferschichten 202, die durch Polyimid-Prepregschichten 204 getrennt sind. Wie dem Fachmann für die Herstellung von Leiterplatten bekannt ist, weist die Leiterplatte eine oder mehrere durch sie hindurchführende Öffnungen an jeder Position auf, an der ein Anschlussstück auf die Leiterplatte gelötet werden soll.
  • Jede der Kupferschichten der Leiterplatte weist einen Kupferkreis, das heißt, einen Kupferringwulst an der Stelle auf, an der die Öffnung durch die Schicht führt. Der Durchmesser des Kupferkreises wird durch den unter IPC-D-275 bekannten IPC-Standard spezifiziert und hängt von Faktoren ab, wie beispielsweise der Lochgröße und wieviel Kupfer mit dem Kreis verbunden ist. Der Kupferkreis mit der darin befindlichen Öffnung ist auch als Anschlussfläche bekannt.
  • Wie ebenfalls bekannt ist, ist Kupfer ein guter Wärmeleiter, und ohne Wärmeentlastung würden die Kupferkreise während des Lötverfahrens Wärme abziehen, wodurch es schwierig wäre, das Anschlussstück auf die Leiterplatte zu löten. Daher gibt der IPC-Standard IPC-D=275 auch an, dass für die Kupferkreise eine Wärmeentlastung bereitgestellt werden soll. Diese Wärmeentlastung ist auf Leiterplatten des bekannten Stands der Technik bereitgestellt, indem die Anschlussflächen aus unterbrochenem Kupfer hergestellt wurden. Diese Anschlussflächen sind als "Wagenräder" bekannt wegen der Speichen, die dazu verwendet werden, den Wärmeabzug während des Lötverfahrens zu reduzieren, der eintreten würde, wenn die Anschlussflächen nach dem bekannten Stand der Technik durchgehend aus Kupfer hergestellt wären.
  • Im Gegensatz zu den vorher beschriebenen Techniken, die zum Implementieren von Anschlussflächen in Leiterplatten nach dem bekannten Stand der Technik verwendet werden, weisen die Kupferschichten der Leiterplatten 102, 104, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, keine Wärmeentlastung für die Anschlussstück-Anschlussflächen auf jeder leitenden Schicht auf, die durch den Standard IPC-D-275 spezifiziert ist. Außerdem weisen die Leiterplatten 102, 104 überdimensionierte Kupferkreise für die Anschlussstück-Anschlussflächen auf, die einen größeren Durchmesser aufweisen als durch den Standard IPC-D-275 spezifiziert. Des Weiteren sind die Öffnungen der Anschlussfläche 200 bis zu einer vorbestimmten Dicke mit Kupfer ausgekleidet, und die Auskleidung stellt für jede Kupfer-Ringwulst um die Öffnung einen mechanischen Kontakt von einer leitenden Schicht zur nächsten leitenden Schicht her. Außerdem sind alle Kupferfolienschichten auf den Leiterplatten 102, 104 dicker als diejenigen, die üblicherweise für Leiterplatten verwendet werden.
  • Bei der Verwendung einer Anschlussfläche, die aus massivem durchgehenden Kupfer hergestellt ist, das mit jeder Kupferfolienschicht in der Leiterplatte verbunden ist, stellte sich heraus, dass sie dem ofenseitigen Ende der Leiterplatten 102 und 104 eine "Niet-ähnliche" Festigkeit verleiht. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hatte die Anschlussfläche eine Dicke von etwa 1,27·10–4 m (fünf (5) Milli-Inch) und die leitenden Spuren auf den Leiterplatten bestanden aus drei (3) Unzen, ca. 85 Gramm, Kupfer.
  • Es versteht sich, dass die Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform(en) der vorliegenden Erfindung nur veranschaulichend, aber nicht erschöpfend sein soll. Der Durchschnittsfachmann wird in der Lage sein, gewisse Erweiterungen, Weglassungen und/oder Änderungen an den Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands vorzunehmen, ohne vom Gedanken oder Umfang der Erfindung, wie dies in den Ansprüchen im Anhang definiert ist, abzuweichen.

Claims (14)

  1. Elektrische Durchführungsbaugruppe, die in einen Hochtemperaturofen eingesetzt werden soll, wobei die Baugruppe folgendes umfasst: a) eine oder mehrere Leiterplatten; b) ein zweischaliges Gehäuse mit einer ersten und zweiten Hälfte, wobei eine oder mehrere Leiterplatten zwischen der ersten und zweiten Hälfte positioniert sind; c) eine oder mehrere Platten aus verdichtbarem Material, die so um eine oder mehrere Leiterplatten positioniert sind, dass eine oder mehrere Platten über die Kanten von einer oder mehreren Leiterplatten herausgepresst werden, wenn die erste und zweite Hälfte zusammengefügt werden; und d) Mittel zum Zusammenfügen der ersten und zweiten Hälfte, so dass eine oder mehrere Platten ausreichend zusammengedruckt werden, um über eine oder mehrere Leiterplattenkanten herausgepresst zu werden.
  2. Elektrische Durchführungsbaugruppe nach Anspruch 1, wobei jede von einer oder mehreren Platten aus verdichtbarem Material ein elektrischer Isolator ist.
  3. Elektrische Durchführungsbaugruppe nach Anspruch 1, wobei jede von einer oder mehreren Platten aus verdichtbarem Material ein verdichtbares Schaummaterial umfasst.
  4. Elektrische Durchführungsbaugruppe nach Anspruch 3, wobei das verdichtbare Schaummaterial ein geschlossenzelliger Silikonschaum ist.
  5. Elektrische Durchführungsbaugruppe nach Anspruch 1 mit zwei Leiterplatten und zwei Platten aus verdichtbarem Material, wobei eine der zwei Platten zwischen der ersten Schalengehäusehälfte und derjenigen der zwei Leiterplatten positioniert ist, die der ersten Hälfte benachbart ist, und wobei die andere der zwei Platten zwischen der zweiten Schalengehäusehälfte und derjenigen der zwei Platten positioniert ist, die der zweiten Hälfte benachbart ist.
  6. Elektrische Durchführungsbaugruppe nach Anspruch 1, wobei das verdichtbare Material nur um einen Teil der einen oder mehreren Leiterplatten positioniert ist, und wobei die erste Schalengehäusehälfte eine oder mehrere Öffnungen besitzt, die benachbart zu dem Teil der einen oder mehreren Leiterplatten sind, auf dem sich kein verdichtbares Material befindet, um die Herstellung elektrischer Verbindungen durch die erste Hälfte zu der einen oder mehreren Leiterplatten zu gestatten.
  7. Elektrische Durchführungsbaugruppe nach Anspruch 1, wobei mindestens eine der einen oder mehreren Leiterplatten folgendes umfasst: a) eine oder mehrere beabstandete Öffnungen durch mindestens eine der einen oder mehreren Leiterplatten, wobei jede der einen oder mehreren beabstandeten Öffnungen mit Kupfer bis zu einer Dicke von 1,27·10–4 m (5 Milli-Inch) ausgekleidet ist; und b) eine oder mehrere elektrisch leitenden Schichten, wobei jede der einen oder mehreren Schichten drei Unzen schwere metallische Stromkreise darauf besitzt; wobei jede der einen oder mehreren elektrisch leitenden Schichten folgendes umfasst: eine Ringwulst aus Kupfer, die mit den metallischen Stromkreisen auf der Schicht verbunden ist und jede der einen oder mehreren beabstandeten Öffnungen umgibt, wobei die Kupferringwulst die Wärmeentlastung weglässt, die im IPC-Standard IPC-D-275 spezifiziert ist, und einen Durchmesser aufweist, der größer ist als im IPC-Standard IPC-D275 spezifiziert; wobei die Kupferauskleidung in jeder der einen oder mehreren beabstandeten Öffnungen alle Kupferringwülste in jeder der einen oder mehreren beabstandeten Öffnungen miteinander verbindet.
  8. Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Durchführung, die in einen Hochtemperaturofen eingesetzt werden soll, wobei die elektrische Durchführung eine oder mehrere Leiterplatten und eine erste und zweite sich ergänzende Gehäusehälfte besitzt, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: a) das Umgeben der Seite jeder der einen oder mehreren Leiterplatten, die dem Inneren jeder der sich ergänzenden Gehäusehälften zugewandt sind, wenn die Durchführung zusammengesetzt wird, mit einem verdichtbaren Material; und b) das Zusammensetzen der sich ergänzenden Gehäusehälften mit einer oder mehreren Leiterplatten und dem umgebenden verdichtbaren Material im Inneren der Gehäusehälften in einer Weise, dass das verdichtbare Material über die Kanten einer oder mehrerer Leiterplatten herausgepresst wird.
  9. Leiterplatte mit: a) einer oder mehreren beabstandeten Öffnungen durch die Leiterplatte, wobei jede der einen oder mehreren beabstandeten Öffnungen mit Kupfer bis zu einer Dicke von 1,27·10–4 m (5 Milli-Inch) ausgekleidet ist; und b) einer oder mehreren elektrisch leitenden Schichten, wobei jede der einen oder mehreren Schichten 85 g (drei Unzen) schwere metallische Stromkreise darauf besitzt; wobei jede der einen oder mehreren elektrisch leitenden Schichten folgendes umfasst: eine Ringwulst aus Kupfer, die mit den metallischen Stromkreisen auf der Schicht verbunden ist und jede der einen oder mehreren beabstandeten Öffnungen umgibt, wobei die Kupferringwulst die Wärmeentlastung weglässt, die im IPC-Standard IPC-D-275 spezifiziert ist, und einen Durchmesser aufweist, der größer ist als im IPC-Standard IPC-D275 spezifiziert; wobei die Kupferauskleidung in jeder der einen oder mehreren beabstandeten Öffnungen alle Kupferringwülste in jeder der einen oder mehreren beabstandeten Öffnungen miteinander verbindet.
  10. Leiterplatte nach Anspruch 9, wobei jede der einen oder mehreren beabstandeten Öffnungen sich nahe am Umfang der Leiterplatte befindet.
  11. Leiterplatte nach Anspruch 9, wobei eine oder mehrere beabstandete Öffnungen in einer ersten Gruppe angeordnet sind und die Leiterplatte ein Anschlussstück aufweist, das an der ersten Gruppe von einer oder mehreren beabstandeten Öffnungen befestigt ist.
  12. Leiterplatte nach Anspruch 9, die in einem Gehäuse eingeschlossen ist, das einen Verdichtungsdruck für die Platte bereitstellt.
  13. Leiterplatte nach Anspruch 12, wobei eine oder mehrere beabstandete Öffnungen in einer ersten Gruppe angeordnet sind und die Leiterplatte ein Anschlussstück aufweist, das an der ersten Gruppe von einer oder mehreren beabstandeten Öffnungen befestigt ist und wobei das Gehäuse eine Öffnung aufweist, die Zugang zu dem Anschlussstück ermöglicht.
  14. Leiterplatte nach Anspruch 13, wobei eine Platte aus verdichtbarem Material um die Platte positioniert ist, ausgenommen da, wo das Anschlussstück positioniert ist, und wobei das Gehäuse die Platte aus verdichtbarem Material zusammendrückt und über die Kanten der Leiterplatte herauspresst.
DE69909659T 1998-01-09 1999-01-07 Elektrische Durchführung für Hochtemperatur - Ofen Expired - Lifetime DE69909659T2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US4960 1998-01-09
US09/004,960 US6055160A (en) 1998-01-09 1998-01-09 High temperature oven electrical feed through

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69909659D1 DE69909659D1 (de) 2003-08-28
DE69909659T2 true DE69909659T2 (de) 2004-06-09

Family

ID=21713408

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69909659T Expired - Lifetime DE69909659T2 (de) 1998-01-09 1999-01-07 Elektrische Durchführung für Hochtemperatur - Ofen

Country Status (3)

Country Link
US (1) US6055160A (de)
EP (1) EP0929081B1 (de)
DE (1) DE69909659T2 (de)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8276268B2 (en) * 2008-11-03 2012-10-02 General Electric Company System and method of forming a patterned conformal structure
WO2013172846A1 (en) * 2012-05-17 2013-11-21 Micro Motion, Inc. Flameproof electrical feed -through
CN107524965B (zh) * 2016-06-22 2024-04-05 赛尔富电子有限公司 一种使用led灯具的货架的取电系统

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0278372U (de) * 1988-12-06 1990-06-15
US5617300A (en) * 1993-08-23 1997-04-01 Nagano Japan Radio Co., Ltd. Connecting method of printed substrate and apparatus
US5557064A (en) * 1994-04-18 1996-09-17 Motorola, Inc. Conformal shield and method for forming same
DE29514398U1 (de) * 1995-09-07 1995-10-19 Siemens AG, 80333 München Abschirmung für Flachbaugruppen
US5761031A (en) * 1996-11-15 1998-06-02 International Business Machines Corporation Conductive shock mount for reducing electromagnetic interference in a disk drive system

Also Published As

Publication number Publication date
EP0929081B1 (de) 2003-07-23
EP0929081A3 (de) 2000-09-13
DE69909659D1 (de) 2003-08-28
EP0929081A2 (de) 1999-07-14
US6055160A (en) 2000-04-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0555434B1 (de) Elektrisches gerät, insbesondere schalt- und steuergerät für kraftfahrzeuge
WO2003079743A2 (de) Verfahren zum bestücken und löten einer leiterplatte, reflowofen und leiterplatte für ein solches verfahren
EP0581919B1 (de) Gehäuse für steuergeräte
DE4437664A1 (de) Elektrisches Gerät und Verfahren zu dessen Herstellung
DE202020101280U1 (de) Passiver Stromsensor mit vereinfachter Geometrie
DE19735409A1 (de) Leiterplatine sowie zugehöriges Kontaktelement
DE2331443A1 (de) Sichtgeraet-anordnung mit einer gasentladungs-anzeigetafel
DE212020000785U1 (de) Durchgang zum Durchführen von mindestens einem Kabel und/oder mindestens einem Metallrohr
DE4415387A1 (de) Elektrischer Koaxialverbinder
EP0058876B1 (de) Vorrichtung zur Abschirmung elektrischer und elektromagnetischer Wellen bei dichten Durchführungen für Leitungsbündel durch eine Wand
DE69909659T2 (de) Elektrische Durchführung für Hochtemperatur - Ofen
WO2006013145A1 (de) Leiterplatte mit smd-bauteilen und mindestens einem bedrahteten bauteil sowie ein verfahren zum bestücken, befestigen und elektrischen kontaktieren der bauteile
DE10158529A1 (de) Temperatur sensor
EP0124712B1 (de) Plattenhalterung, insbesondere für RF-Leiterplatten, sowie ein Verfahren zu deren Herstellung
DE4319682A1 (de) Isolator mit internem Verbindungskanal
DE3401368C2 (de)
DE102004056866A1 (de) Extrudierte Flachleitung sowie Verfahren zum Erzeugen einer extrudierten Flachleitung
EP0606294A1 (de) Geräteaufbau eines elektrotechnischen gerätes
DE19511487A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Leiterplattenanordnung
DE1932380A1 (de) Schaltungsaufbau
EP1796217B1 (de) Verfahren zur Herstellung von elektrischen Verbindungen zwischen Leiterplatten
DE69007318T2 (de) Dichte Schutzgehäuse für elektrische oder elektronische Schaltungen.
DE102019123325A1 (de) Verfahren zum Herstellen einer Leiterplatte
DE19826023C2 (de) Mehrlagige elektrische Schaltungsanordnung
DE10306130A1 (de) Geschirmte und gekühlte elektronische Baugruppe

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition