具有改善的防护概念的电子组件的制作方法

本发明涉及一种具有改善的防护概念的电子组件。本发明尤其是涉及一种电子组件，所述电子组件至少部分地封装在封装材料中并且所述电子组件使得能够以安全且有效的方式触发熔断器。

背景技术：

1、已知的是，在电子组件的情况下经常使用熔断器(sicherungen)，所述熔断器尤其是在预定义的温度下触发，以便从而保护电路或所述电路的各个器件免受过高的电流。

2、例如作为电子控制设备中的安全关断措施，除了如例如所谓的“热熔丝(thermofuse)”或具有软端接的多层陶瓷电容器之类的其他可能性之外，主要是根据标准在印刷电路板上侧使用也称为“走线熔丝(tracefuses)”的印刷电路板熔断器，以便防止火灾情况。通过施加焊料，在故障电流的情况下，导轨(leiterzug)将由于利用所述焊料扩散而烧穿，并且在约300℃下而不是在约1083℃的铜熔点下触发熔断器。这种熔断器已经经过考验，并且在现场大件数地被使用。基于在印刷电路板上的实现，这些熔断器是成本高效的，并且在几乎整个印刷电路板供应商组合中都可获得。

3、然而，这种熔断器原则上仅能在无封装或重新模制(ummoldung)的电路装置的情况下被使用。由于封装或由于包覆成型工艺，这种熔断器的功能不再得到保证，因为熔断器的触发区域的机械运动被存在的封装材料(也称为模制材料)阻断。针对熔断器的其他已知的解决方案通常是很少成本高效的，并且可能必要时触发生产中的附加工艺。

4、因此，可以更加进一步改善从现有技术中已知的解决方案，尤其是在印刷电路板熔断器在经封装的电路装置中的成本高效且简单的应用方面，其中印刷电路板熔断器此外应该能够安全地触发。

技术实现思路

1、本发明的任务是提供一种解决方案，借助于所述解决方案使得能够在经封装的电路装置中成本高效且简单地应用印刷电路板熔断器，并且其中印刷电路板熔断器此外具有安全的触发行为。

2、通过具有权利要求1的特征的电子组件解决本发明。通过具有权利要求9的特征的电子部件来解决本发明。本发明的优选设计方案在从属权利要求、说明书或图中得以描述，其中当从上下文中不明确得出相反情况时，在从属权利要求或说明书或图中描述或示出的其他特征可以单独地或以任意组合的方式表示本发明的主题。

3、电子组件是本发明的主题，所述电子组件具有印刷电路板，在所述印刷电路板上布置有具有至少一个电器件并且具有电导体的电路，其中电组件在导体中具有至少一个熔断器(sicherung)，并且其中电路至少部分地通过封装材料封装，其中电子组件具有外壳，该外壳与熔断器相间隔地伸展并且保护熔断器免于与封装材料直接接触，并且其中外壳与熔断器相邻地限定用于熔断器的自由触发体积。

4、这种电子组件相对于来自现有技术的解决方案可以具有显著的优点，尤其是在封装在封装材料中的电路的情况下熔断器的简单且成本高效的设计方案方面，其中熔断器此外可以安全且可靠地触发。

5、由此描述一种电子组件。这种组件原则上可以使用在各种各样的电部件中，所述电部件具有至少部分地封装的电路和熔断器，所述熔断器用于防护电路免受过高的电流。示例性地但是不以任何方式限制地在这里应该提到电控制设备，所述电控制设备通常为了防过电流而具有熔断器以及此外具有封装。

6、如在这里描述的电子组件包括印刷电路板，在所述印刷电路板上布置有具有至少一个电器件、尤其是多个电器件以及具有电导体的电路。这种布置原则上可以如这对于本领域技术人员原则上已知的那样来设计。尤其是，印刷电路板可以由本身已知的材料、尤其是电绝缘塑料、诸如纤维增强树脂来设计，并且所述一个电器件或多个电器件同样可以与应用相关地以本身已知的方式被选择和被组合。设置电导体用于电接触和接线，诸如尤其是例如可以被印刷到印刷电路板上的印制导线。

7、电路至少部分地、例如完全地由封装材料封装。这种也被称为“包覆成型(overmold)”的封装可以有利地保护电路免受外部影响、诸如机械影响或还免受如例如水或腐蚀性气体、油、诸如变速器油(例如在汽车应用中)或者甚至油蒸气之类的介质的影响。封装例如可以由热塑性或热固性塑料(例如环氧树脂)来设计，和/或此外尤其是在施加之后可以被硬化。

8、此外已知的是，由于损坏或其他干扰情况，必要时过高的电流可能流过导体，例如尤其是流过印制导线。这种过高的电流可能导致电路被损坏，并且此外由于如此形成的热可能形成火灾，所述火灾可能损坏或毁坏整个电子组件，并且还可能对于环境是危险。

9、为了禁止高电流并且最小化随这种故障电流出现的危险，电组件在导体中、尤其是在印制导线中具有至少一个熔断器，诸如热熔断器。热熔断器尤其是应该被理解为中断由于过大的由故障电流引起的热而引发的通过电流(stromfluss)并且因此保护电子组件的这种熔断器。换句话说，熔断器在所定义的触发电流下或由于随之出现的放热而触发，并且分离所述熔断器布置在其中的电导体。触发行为或触发参数可以例如通过导体宽度和/或导体几何形状被确定。

10、在也称为印刷电路板熔断器或“走线熔丝”的这种熔断器的情况下，可以如下描述的那样进行触发和因此进行电流的中断。例如在ep 2168410b1中描述了这种熔断器。

11、当通过电流升高时，印制导线熔断器被加热。加热导致熔断器的材料(诸如铜)在其触发点中膨胀。这通常导致基于热量的线膨胀，所述线膨胀必须通过触发点的变形被补偿。如果通过电流进一步升高，则后续的线膨胀导致熔断器材料朝最低电阻的方向偏移。因此，材料从印刷电路板剥离。由于剥离，通向基板或印刷电路板的冷却消失。现在，材料局部地更加强烈地加热。这通过导体(例如铜)的正热阻系数支持。形成热点(hotspot)，所述热点使印制导线熔断器熔断。

12、由于电路并且在此尤其是还有熔断器如上所述的那样通过封装材料封装，因此不能使用根据现有技术的这种熔断器，因为封装材料是硬的并且熔断器因此不能变形或者由于导轨的移动被封装材料阻断。由此，在现有技术的解决方案的情况下安全且可靠的分离是不可能的。由此在现有技术中，在走线熔丝的情况下与封装相组合可能发生碳化，由此传导能力可能再次增高。

13、为了在安全地分离导体的情况下仍然使得能够与设置封装材料一起组合前述有利的熔断器，在这里描述的电子组件的情况下规定，电子组件具有外壳，所述外壳与所述熔断器相间隔地伸展并且保护所述熔断器免于与封装材料直接接触，并且其中所述外壳与所述熔断器相邻地限定用于所述熔断器的自由触发体积。

14、因此，外壳被设置用于包封熔断器并且在此尤其是包封触发区域，以便从而防止与封装材料直接接触。在封装之后，从而与熔断器的触发区域相邻地存在足够的触发体积，所述触发体积刚好由外壳必要时与熔断器以及例如印刷电路板或其他构件一起来限定。

15、该外壳可以用作用于熔断器的笼子或壳体，并且从而限定触发体积在此，触发体积是自由触发体积，这意味着所述触发体积不具有封装材料，而是刚好是熔断器在触发时可以在其中移动的自由空间。

16、该设计方案允许，尽管与熔断器相邻并且尤其是与熔断器的触发区域相邻地设置封装材料，但是熔断器可以变形到的体积保持存在，由此与来自现有技术的解决方案相比可以使得能够安全地触发熔断器。因此，通过本发明可以利用包覆成型技术确保用于电子组件、诸如用于控制设备的全功能安全装置，使得也可以从长期来看确保在模制状态下功能性的保证。

17、通过即使在利用包覆成型技术的设计方案的情况下也可以动用这种比较简单的熔断器，可以以成本高效的方式实现高度安全性。这由不仅针对外部影响的封装而且由于针对过高的故障电流的要使用的熔断器而决定。在此，可以尤其是由于通过简单的技术结构引起的工艺节省实现成本降低。这是因为装备外壳可以优选地在使用本来使用的工艺来进行，如例如利用常见的回流(reflow)焊接工艺进行。尤其是，与常规的安全装置相比，得出成本高效的解决方案，并且可以使用传统的和已知的技术。

18、总之，从而尽管设置包覆成型技术但仍可以确保，在设计为走线熔丝的熔断器上方有足够的空间，熔断器在故障情况下也能够安全地被触发，并且可以防止可能导致传导能力升高的碳化。因此可以克服在具有封装的解决方案的情况下根据现有技术的传统印刷电路板熔断器不起作用的主要方面。

19、外壳可以优选地具有盖板，所述盖板针对封装材料覆盖熔断器。这种设计方案可以在无大的工艺技术耗费的情况下被实现，并且同样地可以特别安全地防止与封装材料接触。为此，盖板可以优选地紧靠地被安置在印刷电路板处，以便防止封装材料在封装的工艺步骤时流入覆盖元件与熔断器或者尤其是熔断器的触发区域之间的区域。

20、盖板的精确设计方案在此原则上是可自由选择的，并且可以尤其是根据期望的要求和电子组件的基本结构被选择。尤其是，应该确保盖板必要时可以通过自身的固定附件或其他装置(mittel)以封闭触发体积的方式固定在印刷电路板处，例如在使用焊接点的情况下。

21、当覆盖元件具有足够的稳定性，使得所述覆盖元件在封装时保持稳定，并且因此损坏和形变的危险可以被排除或者至少足够低时，无论如何是有利的。

22、例如，外壳可以包括印刷电路板。在工艺技术上，可以特别简单地实现该设计方案，其方式是将第二印刷电路板施加到熔丝上方。例如，这可以借助于焊接方法发生或甚至经受模制工艺的出现的力的替代连接技术发生。在此，可以不需要其他工艺，诸如深度铣削到印刷电路板中，以便保证覆盖元件的紧密性，因为元件的焊料点接管该任务并且可以从外部密封触发体积。

23、因此，一方面提供熔断器之上的位置(platz)作为触发体积，并且另一方面不需要附加的焊接工艺，因为可以利用下面的或第一印刷电路板的标准装备来焊接第二印刷电路板。由此得出其他成本优点。所述成本优点可以通过以下方式被加强，即使用基本上作为废件(ausschuss)存在的印刷电路板是可能的。在此，如果使用纯印刷电路板材料、即例如在不装备导体或器件情况下的塑料作为印刷电路板，则可能是有利的。

24、通过有针对性地设计覆盖印刷电路板，诸如将焊接面划分成较小的分段，因此还可以防止在模制过程期间或在封装期间元件的翘曲。这是因为这样的分段可以例如引入加强筋，所述加强筋可以提高稳定性。

25、此外可能优选的是，外壳包括表面安装器件。在该设计方案中，因此也称为smt(“表面安装技术(surface mount technology)”)的表面安装器件可以作为至少部分地形成外壳的覆盖元件、例如作为盖板布置在熔断器上方。由此一方面提供在熔断器之上的位置，用于也通过熔断器的变形确保期望的触发。另一方面，在该设计方案的情况下，也不需要附加的焊接工艺，因为与使用印刷电路板作为覆盖元件可比地，利用印刷电路板的标准装备焊接覆盖元件。这种设计方案能够实现高度集成的电子组件，所述电子组件可以具有特别优选的性能数据。

26、进一步优选地，外壳、诸如尤其是盖板可以具有加固结构。只要实现机械加固，加固结构的类型原则上可以是可自由选择的。例如，可以设置加固筋，如上面鉴于分段已经提及的。在该设计方案中，尤其是可以实现优点，据此外壳可以更好地经受在包覆成型工艺期间或在封装期间出现的压力。从而可以避免或至少显著地减少损坏和变形，同样可以最小化废件并且改善长期稳定性。

27、有利地规定，除了熔断器或走线熔丝之外，在外壳下方在印刷电路板上不布置电子构件。换句话说，该组件在印刷电路板在外壳下方的区域中无电子构件。相反地，电子构件与外壳相邻地和/或相间隔地布置在印刷电路板上，并且直接或立刻利用包覆成型或封装被注塑包覆。以这种方式，可以降低外壳的结构高度，因为该外壳将仅仅覆盖熔断器或构造为走线熔丝的熔断器。

28、此外可以优选的是，熔断器与外壳之间的距离处于至少100μm的范围内。尤其是，触发区域、即熔断器的破坏性触发的区域与外壳、诸如盖板之间的距离可以处于至少100μm的范围内。优选的距离可以例如处于从≥100μm至≤1000μm、例如从≥250μm至≤700μm的范围内。由此可以实现熔断器的触发特别有效地被确保，因为熔断器与保护结构之间的触发体积或距离被选择得足够大。

29、为了设定期望的距离，可以规定，在承载熔断器的印刷电路板与外壳之间设置至少一个间隔件。通过设置一个或多个间隔件，可以以限定的方式适配熔断器与外壳之间的距离。例如，可以使用间隔板。由此例如可以使用标准构件，其中于是可以以特别简单的方式以距外壳的对应的距离产生适配于期望的应用领域的熔断器。所述一个或多个间隔件在此尤其是布置在外壳和印刷电路板的连接区域处。间隔件可以有利地例如与盖板组合地被使用。

30、间隔件可以例如是诸如金属覆层之类的例如由铜制成的焊接连接的一部分，或者除了该焊接连接之外存在。

31、此外可能优选的是，外壳与承载熔断器的印刷电路板焊接或粘接。在该设计方案中，在有效地保护熔断器免受封装材料的情况下特别简单的工艺技术可以是可能的。因为粘接或焊接可以通过最简单的工艺步骤可集成到制造工艺中，使得现有的工艺不需要改变或至少不需要显著的改变。此外，除了机械固定之外，粘接或还有焊接例如可以实现密封，使得可以特别安全地防止封装材料的进入。不需要其他工艺，诸如深度铣削到印刷电路板中，以便保证覆盖元件的紧密性，因为元件的焊料点或粘接点接管该任务。

32、关于电子组件的其他优点和技术特征，参照电子部件的描述、图以及图的描述，并且反之亦然。

33、此外描述一种具有如上所述的电子组件的电子部件。这种电子部件的优点尤其是可以在于在工艺技术上简单且成本高效的制造，其中此外可以动用简单且安全的印刷电路板熔断器。熔断器此外具有安全且有效的触发行为。

34、对应的电部件的示例例如包括控制设备，诸如用于变速器的电控制设备，所述控制设备也被称为ecu(电子控制单元(electronic control unit))。示例例如包括也已知为变速器控制模块(tcm)的变速器控制设备(tcu)，或者为一种类型的机动车辆控制设备的变速器控制设备(gcu)，所述机动车辆控制设备被使用用于控制车辆中的变速器并且其中重要的是设置对应的熔断器。尤其是在这种控制设备的情况下，根据本发明可以改善可靠性。这尤其是基于对于保护身躯和生命需要用于防火灾情况的防护可能性的制造商预设或者用户预设是重要的。

35、关于电子部件的其他优点和技术特征参照电子组件的描述、图以及图的描述并且反之亦然。