专利名称：带有耐压地封装的子壳体的电路板的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种防爆炸的电路板组件(Leiterplattenanordnung)。本发明尤其涉及适合于使用在至少偶然或还更经常存在可爆炸的大气的环境中的电子组件。本发明尤其涉及一种带有至少一个非本安(eigensicher)线路(也就是说在其中出现的电压和电流至少在故障情况中可能导致可爆炸的气体混合物的点燃的线路)的电路板组件。
背景技术：
为了电子装置的防爆已知将其安装在一壳体中，其例如通过烧结金属盘(Sintermetallscheibe)与环境空气相连接。对此，文件DE 10 2005 050 914 B4公开了一种带有测量单元的气体测量仪。在测量单元中存在薄的盘绕的钼丝，其被尤其由贵金属构成的带有催化活性表面的小陶瓷珠围绕。钼丝针对性地被加热。爆炸性气体在经加热的探测器元件处被受控地催化燃烧。测量单元具有自身的壳体，其经由烧结金属盘与环境空气相连接。另外已知将电子单元安置在耐压地封装的壳体中。对此，文件DE 20 319 489 Ul公开了一种相应的多件式的壳体。另外，由文件DE 10 024 427 Al已知将在电气装置(例如灯)内的电子组件安置在子壳体(Teilgehaeuse)中且在那里铸封。该铸封利用周围的气体防止电子构件与电路板之间的接触。电路板和其电气部件的铸封原则上证明是有效的。然而其也带来问题。例如其使电子组件的维修变困难。如果存在机电的部件，其必须实施成封闭的，由此铸封不侵入部件(例如继电器)中。在铸封部(Verguss)与电路板的导体列(Leiterzug)之间还形成机械应力，其会导致部件的失效。另外，铸封部的制造是复杂的制造过程。此外，对于铸封部的根据质量的鉴定需要详细的且耗时的检验，这拖延了开发过程。
发明内容
由此出发，本发明的目的是说明一种设计，利用其可以以简单且明晰的方式来生产可用于可爆炸的大气中的电路板组件。该目的利用根据权利要求1的电路板组件来实现
根据本发明的电路板组件包括电路板，在其上放置有至少一个电气的、机电的或电子的部件，其属于非本安的线路。在电路板上布置有壳体件，其空腔容纳且防爆地包围该部件。壳体件以封闭的边缘支撑在电路板上。由此壳体件限定一气体体积，其在五侧上被壳体件而在第六侧处通过电路板来封闭。在此，电路板至少部分地延伸超过壳体件的边缘。换言之，壳体件的基本轮廓(Grundriss)优选地小于电路板的轮廓。但是也可能将电路板插入壳体件的壳体开口中，以便通过电路板封闭该壳体件。电路板在壳体件之外可装备有另外的电子的、电气的或机电的部件。在此适宜的是将会导致可爆炸的气体混合物的点燃的关键部件布置在壳体件之内而将其它的没有点燃危险的部件布置在壳体件之外。壳体件可固定在电路板本身处，使得电路板如所提及的那样形成用于由壳体件和电路板形成的子壳体的第六壳体壁。多个这样的相同或不同地构造的壳体件可布置在电路板处或在其上，以便形成多个对环境限定的、受保护的空间。另外可能将另一壳体件布置在电路板的指离壳体件的侧面处。优选地，该壳体件具有与首先提及的壳体件相同的基本轮廓。这两个壳体件可通过一个或多个延伸穿过电路板的固定器件彼此相连接。这样的固定器件可以是卡锁指、卡锁鼻、螺栓、铆钉、粘接入钻孔中的销等。以该方式产生电路板延伸穿过的限定的空间。布置在壳体件中的电气部件的电气接触可通过布置在电路板的背对壳体件的侧面上的导体列实现。也可能设置有导体列，其在电路板与壳体之间或在电路板内延伸。备选地，在壳体件处可设置有接触电路板的导体列的接触器件。壳体的空腔优选地是自由的，也就是说未铸封。然而为了减小体积可完全或部分地填充以优选地松散的材料(例如玻璃珠)。需要时，壳体件可设有透气的开口，其通过防火焰闪络的器件(例如金属网、金属格栅、金属烧结板等)来封闭。壳体件可由塑料或金属构成。塑料壳体件在需要时可至少逐段地或完全透明地来构造，以便可使例如信号装置等从外面可见。金属壳体可被用于电子的或电气的部件的散热。根据本发明的电路板组件尤其可在壳体件之外被设有铸封部。铸封部可在一侧或也在两侧施加到电路板上。然而，壳体件的内腔尽可能免于铸封。根据本发明的电路板组件可被设计成易维护。例如，固定器件(壳体件利用其固定在电路板或相对而置的壳体件处)构造为可松开的连接器件(例如螺栓)。因此可能为了维护或修理目的接近包入的部件。由于取消了在壳体件的内腔中的铸封而排除可导致电气线路失效的铸封老化。限定电路板处的子室的壳体件本身可以是容纳或包围电路板的壳体的部分，例如仪器壳体。换言之，在这样的仪器壳体的壳体壁的内侧处可构造有一个或多个袋式的结构，电路板可如此地安装在其处，使得其利用袋式的结构的边缘封闭。由电路板承载的待保护的部件那么被相关的袋容纳。
本发明的有利的实施形式的另外的细节是说明书、附图或从属权利要求的对象。其中
图1以示意性的透视性的图示显示了根据本发明的电路板组件，
图2以截段的竖直剖示图显示了根据图1的电路板组件，
图3以截段的竖直剖示图显示了根据本发明的电路板组件的修改的实施形式，
图4以示意性的竖直剖示图显示了电路板组件的另一实施形式，
图5以示意性的竖直剖示图显示了带有透明电路板的电路板组件的实施形式，
图6以示意性的竖直剖示图显示了带有金属壳体和用于充填内腔的填充物(Schuettung)的电路板组件的实施形式， 图7以示意性的竖直剖示图显示了带有插入子壳体中的电路板的电路板组件的实施形式，以及
图8以示意性的竖直剖示图显示了带有搭接电路板的子壳体的类似图7的电路板组件的实施形式。
具体实施例方式在图1中说明了电路板组件10，电路板11和至少一个壳体件12属于它。电路板11具有带有第一平侧14和第二平侧15的板状的载体(Traeger) 13 (参见图2)。电路板具有导体列。其例如布置在载体13中。备选地或附加地，导体列16可设置在这两个平侧14、15中的至少一个处。另外的导体列17可布置在相应另一平侧上。导体列16或17与至少一个电气部件18形成非本安的线路。电气部件18可以是储能的部件(例如感应器或电容器)、变压器、消耗性的部件(例如电阻)、电子部件(例如二极管、Z 二极管、晶体管、集成线路)、光电部件(例如发光二级管)、联接端子组件、插座等。此外，电气部件可以是机电部件，例如继电器等。在根据图2的实施例中，作为电气部件说明了电阻19、电容器20和变压器21。由于在部件18处出现的电压或电流和/或由于存储在部件中的能量，所属的电路或线路是非本安的。壳体件12在五侧包围空腔22。为此，壳体件12优选地构造成无开口。其封闭的边缘23优选地构造为平的面，其靠在第一平侧14上或还为了固定目的而与该平侧相粘接。壳体件12例如可由塑料构成。其通过合适的固定器件保持在电路板11处。在本实施例中，对此使用多个固定螺栓，其贯穿壳体件12的合适的通道和电路板11。其可例如通过螺母25固定在指离壳体件12的平侧15处。可选地，平侧14可设有铸封部48。这样的铸封部48可还或备选地施加到平侧15上。在该实施形式中，可能作为点火源起作用的电气部件18被包围在空腔22中。壳体件12以及电路板11的主体13的壁厚和强度如此来测定，使得在空腔22内的爆燃(Verpuffung)或爆炸不会导致火焰或热的微粒从空腔22中流出。在空腔22中发生爆炸时，其保持限制于空腔22且不导致在空腔22之外可能存在的可爆炸的气体的点燃。换言之，电路板或者电路板11的由壳体12的边缘23围出的部分形成Ex d壳体的一部分，其另一部分由壳体件12形成。图3说明了电路板组件10的一修改的实施形式，先前的说明基于已引入的附图标记相应地适用。除了壳体件12之外存在另一壳体件26。壳体件12以其边缘23处在平侧14上，而壳体件26具有边缘27，其贴靠在平侧25上。边缘23、27优选地大致等同。其优选地构造为无中断的、平的面。壳体件26可如壳体件12那样由塑料来构造。其可设有用于容纳固定螺栓24的螺纹孔。上部的壳体件12和电路板11的相应的通孔与壳体件26的螺纹孔对齐。壳体件26可跨越可容纳至少一个电气部件的空腔28。空腔28也可仅(如在图3中所示)跨越电气部件18的焊接端子或也可以是空的。存在于电路板11上的导体列16可在边缘23与载体13之间从空腔22中引出。附加地或备选地，导体列17可在边缘27与主体13之间或在电路板内从空腔28中引出。
铸封部48能够可选地设置在空腔22、28之外。壳体件12、26中的至少一个可以是包围电路板11的较大的壳体的部分。在图3中，这例如对于下壳体件26示出，其如一装配座(Montagesockel)布置在仪器壁29的内侧处。另外的修改方案是可能的。图4说明了上壳体件12构造为仪器壳体30的部分。电路板11布置在该仪器壳体中。非本安的线路又布置在由仪器壳体30限定的空间中。该空间由两个空腔22、28形成。在该实施例中，壳体件26构造为卡锁盖(Rastdeckel)。卡锁指31 (其穿过电路板11的相应的开口)从壳体件12的边缘13伸离。卡锁指31接合到壳体件26的相应的卡锁凹口中，由此，电路板11被保持在两个壳体件12、26之间。在图4中所说明的两个壳体件12、26的连接类型也可在所有其它的此处所说明的具有两个壳体件12、26的实施形式中适宜地应用。这两个壳体件12、26中的至少一个(在图4中示例性地壳体件12)可设有卸压开口 32，其通到仪器壳体30的内腔中或(如在图4中所示出)通向外面。卸压开口 32建立空腔22与环境之间的透气的连接。在卸压开口 32中布置有阻止闪络的主体33，例如以金属烧结体33或由金属纤维构成的主体的设计或类似的器件，其由于存在的狭窄的通道虽然允许气体交换但是不允许火焰闪络(Flammendurchschlag)。这样的带有布置在其中的主体23的卸压开口可应用在所有之前或之后所说明的实施形式中。图5显示了电路板组件10的另一实施形式，其特点在于，壳体件12由金属构成。因此其可用作用于布置在空腔22中的部件18(例如高负载电阻或晶体管34)的冷却体。其可导热地与壳体件12相连接。在其它方面，根据图2的描述此处相应地适用。电路板11在根据本发明的电路板组件10的所有实施形式中可构造成透明的，如在图5的示例中所示。其开启了将电路板11用作例如用于布置在空腔22中在平侧14上的LED 35的光福射面(Lichtaustrittsflaeche)的可能性。LED 35那么优选地是朝向装配面辐射的发光二极管(反装的LED)。LED 35或其它任何倾向于发热的电气部件例如可经由布置在平侧14上的较大的铜面36的使用来冷却。如所示出的那样，这些铜面36可在边缘23之下从空腔23离开向外延伸。铜面36可如图1所不向外伸过壳体件12。以该方式,铜面36本身可用作冷却面。如果壳体件12导热地来构造，其可通过与铜面36的热接触同样用于冷却LED 35或其它的电气部件。图6说明了另一实施方案变体。其基于根据图3的实施形式。可选地，壳体件26可(如所示出的那样)单独地构造为仪器壳体的部分。为了导体列16或17的接触，壳体件12和/或26可设有接触器件37、38。这样的接触器件例如是添加在壳体件26中的导体，其在外侧处与导体列或其它导线相连接例如相焊接。接触器件37、38那么例如在空腔28中通过合适的联接器件例如接触弹簧39与导体列17相连接。备选地，在导体列17与接触器件38之间的电气连接也可在边缘27内发生，如在图6中在右边示意性地所说明的那样。如下对于所有前面所说明的实施形式适用的是，空腔22和如果存在空腔28需要时可设有例如由玻璃珠40构成的松散的填充物，其对此用于减小空腔22或28中的气体体积。需要时，用于填入玻璃珠40或其它填充物的填入开口可设置在壳体件12、壳体件28处或在电路板11中(根据图2和5的实施形式)。这些开口可设有封闭器件，例如旋塞。在根据图4的实施形式中，将玻璃珠40填入空腔22中必要时也可通过卸压开口 32实现。例如当主体33被保持到相应地可从外部插入仪器壳体30中的座(例如螺旋座(Schraubfassung))中时。前面所说明的电路板组件10相应包括至少一个电气部件18，其布置在该至少一个壳体件12中。可设置有另外的部件41、42、43(图1)，其在电路板11上布置在壳体件12(和/或26)之外。优选地，部件41、42、43是本安的线路或者电路的零件，其即使在故障情况中也不能用作用于可爆炸的大气的点火源。随着将布置在电路板11上的电气线路划分成布置在壳体件12之外的本安的零件和布置在空腔22内的非本安的零件，由防爆炸的壳体所包围的体积与整个电路板11的防爆的包入相比明显被减小。空腔22具有比容纳整个电路板11的壳体的内腔更小的体积。因此，在由电气部件18触发爆炸的情况中爆炸的气体体积显著减小。壳体件12与包入整个电路板11的壳体相比可相应更简单、更小且更加成本有利。图7显示了电路板组件10的另一种实施形式。先前的说明基于相同的附图标记相应地适用。壳体件12设有壳体开口 44,其被电路板11封闭。电路板可利用抒入壳体件12的相应的螺纹孔中的螺栓45来保持。代替固定螺栓，也可设置有其它的连接器件。例如，壳体件12可与电路板11粘接。可设置有未进一步示出的铸封部，其在电路板11的外侧处覆盖它且联接到壳体件的伸出超过电路板11的部分处。如图8所示，电路板11也可具有一个或多个突起46、47，其延伸通过壳体件12的壳体壁的相应的凹口。这些突起46、47可承载另外的部件、联接元件48等。也在该实施形式中，在电路板11处或在其上可安装有铸封部。电路板11可与壳体件旋拧、粘接或另外相连接。在其它方面，先前的说明相应地适用。本发明适合于应用在有爆炸危险的区域中、也就是说在可能出现可爆炸的大气的区域中的电子组件。通过参与的电气部件18被至少一个壳体件12 (其保持在电路板11处)包入，在此可保护非本安的线路，由此产生Ex d空间。在此，电路板可单侧封闭壳体件12。备选地，可设置有第二壳体件26，其中，壳体件12、26那么在其之间容纳电路板11。在此，电路板可用作导线通引部(Leitungsdurchfuehrung)且同样形成Ex d壳体的组成部分。在电路板11与上壳体件12和/或下壳体件26之间的Ex间隙防止火焰闪络。利用根据本发明的组件，非本安的电气线路或电子组件的铸封变得多余。由于在铸封部与电路板或者电气部件18之间的应力而可能出现的故障现在被排除。附图标记清单 10电路板组件
11电路板 12壳体件 13载体 14第一平侧 15第二平侧 16导体列 17导体列 18电气部件19电阻20电容器21变压器22空腔23边缘24固定螺栓25螺母26壳体件27边缘28空腔29仪器壁30仪器壳体31卡锁指32卸压开口33主体34晶体管35 LED36铜面37接触器件38接触器件39接触弹簧40玻璃珠
41电气部件(例如电容器)42电气部件(例如电阻)
43电气部件(例如晶体管)
44壳体开口
45固定螺栓
46突起
47突起
48铸封部。
权利要求
1.一种防爆炸的电路板组件(10)，其带有 电路板(11)，其具有带有导体列(16，17)的承载板(13)且在其上布置有至少一个电气部件(18)； 其与至少一个壳体件(12)围出空腔(22)，所述部件(18)由所述空腔(22)容纳，以便防爆地包围所述部件(18)。
2.根据权利要求1所述的电路板组件，其特征在于，所述电路板(11)在所述壳体件(12)之外承载至少一个另外的电气部件(41,42,43)。
3.根据权利要求1所述的电路板组件，其特征在于，所述壳体件(12)固定在所述电路板(11)处。
4.根据权利要求1所述的电路板组件，其特征在于，所述电路板(11)在与所述壳体件(12)相对的侧面(15)上承载另一壳体件(26)。
5.根据权利要求4所述的电路板组件，其特征在于，所述壳体件(12，26)与所述电路板(11)相连接并且/或者彼此相连接。
6.根据权利要求1所述的电路板组件，其特征在于，所述壳体件(12)具有边缘(23)，其安置在所述电路板(11)的平侧(14)上，其中，至少一个导体列(16)在所述壳体件(12)的边缘(23)与所述电路板(11)之间从被所述壳体件(12)包围的区域延伸到所述电路板(11)的不被所述壳体件(12)包围的区域中。
7.根据权利要求1所述的电路板组件，其特征在于，在所述电路板(11)的至少一个侧面(14)上布置有铸封部(48)。
8.根据权利要求1所述的电路板组件，其特征在于，所述电路板(11)在两侧设有铸封部(48)。
9.根据权利要求1所述的电路板组件，其特征在于，为了所述壳体件(12，26)彼此间的连接，设置有穿过所述电路板(11)的固定器件(24，31)。
10.根据权利要求1所述的电路板组件，其特征在于，所述壳体件(12)的空腔(22)至少部分地设有由微粒材料(40)构成的松散的填充物。
11.根据权利要求1所述的电路板组件，其特征在于，所述电路板(11)通过粘合与所述壳体件(12)相连接。
全文摘要
本发明适用于在有爆炸危险的区域中、也就是说在可能出现可爆炸的大气的区域中的电子组件。在此，通过参与的电气部件(18)被至少一个壳体件(12)包入，可保护非本安线路，该壳体件被保持在电路板(11)处，由此产生Exd空间。电路板在此可单侧封闭壳体件(12)。备选地可设置有第二壳体件(26)，其中，壳体件(12,26)那么在其之间容纳电路板(11)。电路板在此可用作导线通引部且同样形成Exd壳体的组成部分。在电路板(11)与上部的壳体件(12)和/或下部的壳体件(26)之间的Ex间隙防止火焰闪络。利用根据本发明的组件，非本安的电气线路或电子组件的铸封变得多余。现在排除由于在铸封部与电路板或者电气部件(18)之间的电压而可能出现的缺陷。
文档编号H02B1/28GK103026563SQ201180032542
公开日2013年4月3日 申请日期2011年4月19日 优先权日2010年4月29日
发明者J.施特里策尔贝格, F.弗里 申请人:R. 施塔尔开关设备有限责任公司