具有罐封电路板的焊接系统及其制造方法与流程

本公开总体上涉及焊接类系统的领域。更具体地讲，本公开涉及具有印刷电路板的焊接类系统。

背景技术：

焊接类系统接收输入功率并且提供焊接类功率。如本文所用的焊接类系统指的是能够供应焊接类功率的任何设备，包括诸如送丝机、机械手等的辅助设备。如本文所用的焊接类功率指的是焊接、等离子切割或感应加热功率。

现代焊接类系统包括功率电路和控制电路。一些部件，特别是功率部件，需要冷却。这些部件通常使用吹送空气经过部件的风扇进行冷却。其他部件不需要冷却，并且如果吹送空气经过这些部件就会增大故障的风险(特别是当空气来自含有灰尘或多尘环境时，而这种环境通常是使用焊接类系统所处的环境)。因此，希望使一些部件在空气流的作用下，而其他部件不在空气流的作用下。

现有技术的焊接类系统通过使用在系统外壳内封闭的空气流空间来满足不同的空气流需求。授权给Sigl并且转让给本发明的所有人的美国专利5642260(通过引用的方式并入)描述了第一焊接类系统所封闭的空气流空间。专利6888099(也通过引用的方式并入)描述了另一种封闭的空气流空间。这些是商业化的并且被称为风道。如本文所用的封闭的空气流空间指的是提供空气流到需要冷却的部件的焊接电源内的空间，例如，风道。风道使得需要冷却的部件处于封闭的空气流空间或风道中，并使得不需要冷却的部件处于封闭的空气流空间外。

印刷电路板被罐封以在维持部件之间一定程度的绝缘的同时允许更密集间隔的部件。罐封还在这些部件周围建立环境密封，这减小了在处于空气流作用下时因灰尘和碎屑引起损坏的可能性。罐封电路卡的一种方法是将整个组件放入壳体或杯状物中并且罐封整个组件直至规定的程度。由于罐封复合物的成本，这会随着电路卡尺寸增大而变得昂贵。

选择性罐封允许更好地使用罐封复合物，从而降低成本和重量。一些电路板组件在不同区域要求不同的环境保护。例如，需要冷却的一些部件与应当避开空气流的部件一起被安装在印刷电路板上。例如280冷却器电源的现有技术使得风道中的电路板的一些部分封装在罐封复合物中。应当避开空气流的部件处于封装区域中。

许多焊接类系统具有带散热器的部件，并且只有带散热器的电路板的部分需要暴露于强制空气流。另外仅功率部分具有暴露的高压部件，所述暴露的高压部件需要额外的防护。电路板的绝大部分是不太敏感的低电压控制电路。

一种现有技术的机器使用模制的5边形杯状物，并且通孔部件可以单独或成组地预罐封在杯状物中。这减少了所使用的罐封复合物的量，但是仅限于通孔部件。另外，杯状物针对放入其中的部分需要是特别设计的，因为孔需要与部件的引脚共同定位并且单独密封。这种现有技术将罐封复合物倾倒入杯状物中，而不是电路板上。当固化(set)时，罐封复合物在杯状物中，而不是在电路板上。此方法在部件的位置方面没有灵活性。

另一种现有方法使用围坝填充技术(dam-and-fill technique)以选择性地罐封部件。围坝由高粘性流体形成并且用低粘性流体填充。然而，这种方法在能够取得的罐封深度方面存在限制。这种限制本质上是围坝材料的液珠高度(bead height)。

另一种现有技术是使用罐封托盘。由于整个电路卡放置在壳体中，这就要求对整个电路卡进行罐封。这会是高成本的并且使用比必要情形更多的罐封复合物。

另一种现有技术是罐封整个托盘，除了不应当被罐封的部件的位置，在那里不使用罐封复合物来形成孔洞。未被罐封的每个部件在罐封期间需要盖上盖子以形成孔洞。这浪费了罐封复合物，因为不需要被罐封的一些区域仍然被罐封，并且这很费时，因为未罐封的每个部件位置需要盖子。

因此，需要一种对焊接类系统中的电路板进行罐封的方法，该方法不一定使用罐封复合物并且是不费时的。

技术实现要素：

根据本公开的第一方面，一种焊接类系统包括输入电路、功率电路和控制器。所述输入电路接收输入功率并且提供中间功率。所述功率电路具有控制输入和响应于所述控制输入的至少一个开关。所述功率电路也被布置成接收中间功率并且提供焊接类输出功率。所述控制器具有设定点输入和控制输出，并且所述控制输出连接至所述功率电路的控制输入。来自所述功率电路和/或所述输入电路和/或所述控制器的部件的第一子集被布置在第一电路板上。所述功率电路还包括部件的第二子集。罐封阻挡件附连在所述第一电路板上，并且所述部件的第一子集被安装在所述罐封阻挡件内的电路板上。罐封复合物在所述罐封阻挡件内并且在所述电路板上。

根据本公开的第二方面，用于焊接类系统中的部分罐封的电路板包括一电路板，多个部件被安装在所述电路板上。所述多个部件包括部件的第一子集和部件的第二子集。罐封阻挡件附连在所述第一电路板上，并且所述部件的第一子集被安装在所述罐封阻挡件内的电路板上。罐封复合物布置在所述罐封阻挡件内并且在所述电路板上。

根据本公开的第三方面，一种制造焊接类系统的方法包括在至少一个电路板上安装第一多个部件，所述第一多个部件至少部分地形成输入电路。另外，形成功率电路的至少一部分的第二多个部件被安装在所述至少一个电路板上。至少部分地形成控制器的第三多个部件也被安装在所述至少一个电路板上。罐封阻挡件附连在所述至少一个电路板上。在所述至少一个电路板上并且在所述罐封阻挡件内安装来自所述第一、第二和第三多个部件中的至少一者的部件的第一子集。在所述罐封阻挡件内在所述至少一个电路板上倾倒罐封复合物。

在各个实施例中，所述罐封阻挡件通过使用机械紧固件和/或粘合剂附连在所述电路板上。

在一个实施例中，所述罐封阻挡件当被附连在所述电路板上时是刚性结构。

在另一种替代形式中，所述部件的第二子集至少部分地安装在所述罐封阻挡件外的所述第一电路板上。

在另一种替代形式中，所述输入电路和所述功率电路布置在外壳内，并且所述第一电路板至少部分地安装在所述外壳内的封闭的空气流空间内。

在一个实施例中，所述控制器包括至少部分地安装在所述封闭的空气流空间外的部件的第三子集。

在各个实施例中，所述功率电路包括具有至少一个转换器开关和转换器开关散热器的转换器，其中所述转换器开关散热器在所述部件的第一子集中。

在另一种替代形式中，所述罐封阻挡件限定无孔洞完全罐封的区域。

本领域的技术人员在回顾以下附图、具体实施方式和所附权利要求书将明白其他主要特征和优点。

附图说明

图1是焊接类系统的示意图；

图2是具有封闭的空气流空间的焊接类系统；

图3是罐封阻挡件以及上面安装有部件的印刷电路板；以及

图4是封闭的空气空间、罐封阻挡件以及上面安装有部件的印刷电路板的横截面图。

在详细解释至少一个实施例之前，应当理解的是，本发明在其申请书中不限于以下说明阐述的或附图图示的结构细节和部件布置。本发明可以有其他实施例实施或者以各种方式实施或执行。另外，应当理解的是，本文使用的措辞和术语是为了说明的目的并且不应当视为限制。相同的附图标记用于指代相同的部件。

具体实施方式

尽管将参照具有特定部件和电路板的特定的焊接类系统对本发明予以说明，但是从一开始就应当理解，部分罐封的电路板也可以用具有其他部件和其他电路板的其他焊接类系统来实施。

本发明总体上描述了具有部分罐封的电路板的焊接类系统。图1示出了优选实施例的焊接类系统100，并且该焊接类系统100包括输入电路102、功率电路104和控制器106。输入电路102、功率电路104和控制器106中使用的电路板的至少一个被部分罐封，如下所述的那样。输入电路102、功率电路104和控制器106可以根据现有技术，如美国专利号6987242(Geissler)、美国专利号6115273(Geissler)和专利公开20090230941(Vogel)所示，这三份专利都归本专利的所有者所有，并且这三份专利都通过引用的方式并入本申请中。

如本文所用的输入电路指的是被配置成接收输入功率并且提供中间功率的电路，并且可以包括作为其一部分的部件和电路，例如，整流器、变压器、饱和电抗器、转换器、滤波器和/或磁放大器。如本文中使用的功率电路指的是配合工作以处理最终作为输出功率提供的功率的开关和部件。如本文中使用的控制器指的是数字和模拟电路、分立或集成电路、微处理器、DSP等，以及位于一个或多个电路板上、用于控制例如电源、功率源或功率电路的设备的软件、硬件和固件。替代形式提供使用其他焊接类系统设计，包括额外的或更少的电路或部件。

一个实施例提供了使用封闭的空气流空间实施的焊接类系统100。图2示出了具有由壁50限定的封闭的空气空间的外壳18。部分罐封的电路板可以安装在封闭的空气空间50内。外壳18和封闭的空气空间可以根据现有技术实施。

通过使罐封阻挡件附连在电路板上来形成部分罐封的电路板。在倾倒罐封复合物时，罐封阻挡件与电路板一起包含罐封复合物。罐封复合物被倾倒在电路板上，并且在固化时在电路板上。本文中使用的罐封阻挡件指的是通过使壁背离电路板延伸而在电路板的所需区域内包含罐封复合物的阻挡件，当罐封复合物作为液体倾倒在电路板上时罐封复合物无法流过这些壁。复合物延伸至电路板并且与其接触。罐封阻挡件允许选择性的、相对较深的罐封区域，而使模制的罐封阻挡件占据最少量的面积。

在一个实施例中，罐封阻挡件通过使用粘合剂和机械紧固件被附连。粘合剂可以是模切泡沫粘合剂或可固化液体粘合剂，例如，RTV。如本文所用的附连指的是机械地和/或粘合性地附接。它不包括在表面上倾倒液体——通过在表面上倾倒液体然后使液体固化所形成的围坝并未附连在表面上——如该术语在本文中使用的那样。

优选地，罐封阻挡件内的整个区域被罐封。如本文中使用的无孔洞地完全罐封区域指的是不使用阻挡一部分区域使之不被罐封的盖子或插入物来罐封一区域。罐封阻挡件形成罐封区域的垂直范围，而印刷电路卡本身形成罐封区域的水平或底部范围。

图3图示了罐封阻挡件303，并且罐封阻挡件优选地是模制的。替代形式使得罐封阻挡件被挤压成形、通过添加剂制造方式生产或以其他方式生产。

罐封阻挡件303附连在电路板307上以封闭用于涂覆罐封复合物的电路板307的区域。粘合剂301被涂覆在罐封阻挡件303的下边缘(即，与电路板307接触的边缘)以使罐封阻挡件303密封在电路板307上。罐封阻挡件303包括使罐封阻挡件303机械地附接在电路板307上的卡扣305。卡扣305附接在电路板307的孔中。替代形式使得卡扣附接在电路板307的边缘上。此实施例使用三个紧固件305。各种实施例包括使用粘合剂和机械紧固件、无机械紧固件的粘合剂、无粘合剂的机械紧固件、多种粘合剂、多种类型的机械紧固件或更少的紧固件。替代形式的机械紧固件包括使用安装在电路板307上的卡扣、螺钉、销钉、卡扣和孔或其他机械紧固件。散热器308是用于功率电路中的开关的散热器，并且在被罐封的区域内。其他部件，例如，部件312，在罐封阻挡件外，并且在封闭的空气流区域外。

图4示出了罐封阻挡件303在被安装在电路板307上之后并且在使罐封复合物407固化之后的横截面。粘合剂301在罐封阻挡件303的下边缘上。封闭的空气流区域(风道)的侧边50被安装在电路板307上，其在封闭的空气流区域外限定与电路板307的非罐封区域403对应的区域402，并且在封闭的空气流区域内限定与电路板307的罐封区域405对应的区域404。一个实施例使得电路板307的整个区域落在待罐封的封闭的空气流区域内。在此实施例中，封闭的空气流区域内的电路板307的整个区域在罐封阻挡件303内。另一个实施例使得在封闭的空气流区域内的电路板307的仅一些区域被罐封，并且在封闭的空气流区域内的电路板307的仅一些区域在罐封阻挡件303内。

所示的实施例具有较高的罐封高度与罐封阻挡件宽度，如图4所示。罐封复合物几乎被倾倒在罐封阻挡件303的顶部。另外，在所示的实施例中，罐封阻挡件的轮廓与风道底板的开口的轮廓匹配。因此，罐封阻挡件成为风道阻挡件的一部分。其他实施例使得罐封阻挡件比风道更小。另外，所示的实施例在罐封阻挡件303内没有孔洞——整个区域被罐封，并且罐封复合物被倾倒在电路板305上并与之接触。

完工的罐封的PCB组件通过罐封阻挡件中的特征(螺柱和挂钩特征)被安装在风道(或其他密封的空气流区域)上。电路卡的罐封区域暴露于风道内部环境，所述风道内部环境包括比风道外部更高程度的污染。阻挡件因此也成为风道功能的一部分。这允许针对部件的更紧凑的部件间隔以及更高程度的保护。

所示的实施例允许用于电路卡部件的选择性罐封，并仍然减少了所使用的罐封材料的量(和成本)。可以不同方式处理单个组件或电路板的各个区域。另外，这允许相比其他技术取得更高的罐封水平。罐封阻挡件可以实现额外的功能，例如，形成风道阻挡件的一部分并且具有安装特征。

在焊接类系统中可以使用额外的电路板，并且它们可以按照如上所述的方式被部分罐封、完全罐封或不被罐封，这根据设计需要而定。

对本公开可以作出许多修改，这些修改仍然落入本公开的预期范围内。因此，应当明白的是，已经给出了用于提供具有部分罐封的电路板的焊接类电源的方法和设备，所述部分罐封的电路板完全满足以上阐述的目的和优点。尽管已经结合本公开的具体实施例描述了本公开，但显然许多替代形式、修改和变化对本领域的技术人员是显而易见的。因此，本发明旨在包括落入所附权利要求书的精神和宽泛范围内的所有的这些替代形式、修改和变化。