本发明涉及一种用于使机械部件(特别是灌封框架)机械接触到电气/电子模块的印刷电路板上或者用于将该机械部件(特别是灌封框架)连接到电气/电子模块的印刷电路板上的方法，并且还涉及一种具有对应模块的现场设备。
在过程自动化技术中，经常应用现场设备，该现场设备用于记录过程变量或者还影响过程变量。应用于记录过程变量的是传感器，例如，该传感器用在填充料位测量设备、流量计、压力和温度测量设备、ph氧化还原电势测量设备、电导率测量设备等等中。这些设备记录对应的过程变量，诸如填充料位、流量、压力、温度、ph值、氧化还原电势和电导率。通常，被应用在过程附近并且递送或处理与过程相关的信息的所有的设备也被称为现场设备。因此，关于本发明，术语现场设备还补充地是指现场水平处布置的远程i/o、无线电适配器，并且通常是指电子部件。大量的这些现场设备由恩德莱斯和豪瑟尔欧洲两合公司(endress hauser公司)制造和销售。
特别是，现场设备中的电子模块由于其特殊的使用条件而必须被封装起来。一方面，这用于保护电子模块免受过程特定环境的影响，诸如灰尘、温度或腐蚀性气氛的影响。另一方面，因为爆炸危险区域中的现场设备(并且因而还有其电子模块)必须满足对应的防爆规范，所以绝对地需要封装。
在相关标准中定义了有效的防爆措施。在欧洲，例如通过系列标准en60079建立了对应的规范。例如，这些提供了将压力封装和灌封材料封装应用于电子部件的防爆封装。在灌封材料的情况下，这是属于标准en60079-18的防爆类型“m”。在耐压封装的情况下，这是属于标准en60079-1的防爆类型“d”。
在用灌封材料封装的情况下，从现有技术中已知的是将电子模块封装起来，因而将印刷电路板(包括布置在该印刷电路板上的电气/电子部件)完全封装起来。在这样的情况下，取决于印刷电路板是被装配在仅一侧还是在两侧，至少印刷电路板的装配侧在其整个表面周围都设有例如基于塑料的灌封框架(例如，通过粘附灌封框架)。然后，用灌封化合物浇注在盖子和印刷电路板之间产成的内部空间。为此优选使用弹性体，例如
关于封装的设计及其保护性覆盖作用，由于其整个表面的应用，因此这种类型的封装非常坚固。然而，不利的是，除了装配和电连接电气/电子部件之外，还需要至少一个额外的工艺步骤来用于将灌封框架定位和固定在印刷电路板上。另外，在这种类型的封装的情况下，材料消耗相对较高。尽管通常只需要封装能量或功率密集的电气/电子部件，诸如具有高电容的电容器或者高功率的ic，但是在这种封装类型的情况下，印刷电路板必须被至少在单侧完全灌封。
因此，本发明的目的是提供一种用于电气/电子模块的安全封装，特别是一种能够被有效地安装的安全封装。
本发明通过一种用于使机械部件机械连接到电气/电子模块的印刷电路板的方法来实现该目的。术语“机械部件”在本发明的上下文中通常是指不具有电气/电子功能的任何部件。在这样的情况下，本发明的部件具有至少一个金属接触区域。印刷电路板包括表面区域，该表面区域以对应于接触区域的方式由金属构造。对于连接，该方法包括如下方法步骤：
-在接触区域面向对应的表面区域的情况下定位机械部件，以及
-经由接触区域和表面区域将机械部件钎焊到印刷电路板。
该方法的基本优点在于：其能够以类似于电连接的方式而被自动化。因而，被应用为用于将接触区域钎焊到表面区域的钎焊方法可以是自动钎焊方法，诸如，例如，回流焊接方法。就机械部件被设计用作用于灌封位于表面区域内的电气部件的灌封框架而言，另外的方法步骤进一步包括：随后将电气部件灌封在灌封框架内。
由此，一方面，本发明的方法提供如下优点：能够为在爆炸危险区域中的电气/电子模块提供节省材料的封装。同时，因为灌封框架的机械连接能够与电气部件到印刷电路板上的钎焊一起在一个工艺步骤中执行，所以能够省掉用于将所述封装机械连接在印刷电路板上的额外的工艺步骤。因为能够基于本发明的方法来如此设计灌封，使得印刷电路板上的被灌封的电气/电子部件以安全防爆的方式被封装起来(例如，根据系列标准en60079)，所以电气/电子模块的这种实现对于现场设备特别有利。
为了在实际钎焊之前能够自动定位机械部件(例如灌封框架)，另外有利的是：灌封框架的接触区域和印刷电路板的表面区域以相对于彼此的方式被设计，特别是通过相互接合的装置以相对于彼此的方式被设计，使得在钎焊到印刷电路板之前确保对灌封框架的定位。由此，例如，在印刷电路板的制造中，除了通过自动化的“拾取和放置”方法来装配电气/电子部件之外，也能够通过自动化的“拾取和放置”方法来装配机械部件。
为了实现金属接触区域，一方面，有机会完全由金属材料制造灌封框架。然而，另外，通过也被称为术语“mid”和“模制互连设备”的注模电路载体方法(特别是通过激光直接构造的方法)来制造灌封框架和接触区域也是可能的。在这样的情况下，通过mid非常单独地构造灌封框架的形状(例如具有圆化角部的方形)是可能的。尤其是，在使用激光直接构造的情况下，此外，一个选项是制造具有非平坦的接触区域的灌封框架，使得印刷电路板(即表面区域)可以对应地弯曲或拱起(也被称为“三维电路载体”)。
现在将基于附图更详细地解释本发明，本发明的附图示出了如下内容：
图1是具有本发明的钎焊灌封框架的电气/电子模块；以及
图2是灌封框架的实施例的可能形式的细节视图。
为了提供对本发明的总体理解，图1示出了电气/电子模块2的示意图。该模块被支撑在印刷电路板20上，在该实施例的所示示例中，该印刷电路板20至少在顶部上装配有电气/电子部件3。为了能够被应用在安全防爆(例如，根据系列标准en60079)的现场设备中，将对防爆至关重要的部件3进行封装。
为此，基于灌封框架1提供灌封封装，其中本发明的灌封框架1通过钎焊被安装在印刷电路板1上。如图2中的细节视图中显而易见的那样，灌封框架1具有用于钎焊连接的可钎焊的金属接触区域11，该金属接触区域11对应于印刷电路板20的对应表面区域21。在这样的情况下，接触区域11在所示实施例中具有与灌封框架1的形状相对应的带有圆化角部的方形形状。对于钎焊，灌封框架1不必完全由金属材料制成。就灌封框架1由塑料制成而言，对于包括金属接触区域11的灌封框架1的集成制造来说有利的是优选注塑电路载体方法，这也被称为术语“mid”和“模制互连设备”。为此特别合适的变型是激光直接构造的方法。
印刷电路板20上的、被提供用于安装灌封框架1的表面区域21同样是金属的，以便能够钎焊。因此，可以例如以导电迹线结构的形式来实现表面区域21，该导电迹线结构的形状对应于灌封框架1的接触区域11的形状。因而，为了实现表面区域21，除了用于在印刷电路板20上创建导电迹线结构而本身所需的工作步骤之外，不需要执行额外的工艺步骤。在图1和图2中所示的本发明的实施例的情况中，印刷电路板20在表面区域21的区域中是平坦的。可替代地是，将是可能的是，在印刷电路板20的凸形弯曲的表面区域21的情况下，(特别是使用激光直接构造)来实现具有对应地凹形弯曲的接触区域11的灌封框架。
图1中所示的灌封封装的类型因而总体上提供如下优点：灌封框架1的机械连接能够与电气/电子部件3到印刷电路板11的钎焊一起在一个工艺步骤中发生。尤其是，在诸如回流焊接之类的钎焊方法中，在电气部件3都被同时钎焊的情况下，与可能的额外的粘附步骤相比，结果是节省了时间。然后，仍仅需要做的是将电气/电子部件3灌封在灌封框架1内，优选是借助于弹性体。
为了在每次钎焊时都将灌封框架1连接到印刷电路板20，以类似于电气/电子部件3的方式，必需以面向表面区域21的接触区域11的朝向来定位灌封框架1。例如，通过将灌封框架1的接触区域11和印刷电路板2的表面区域21相对于彼此以机械方式预先固定，特别是通过相互接合的装置(例如通过插头和插口布置(未示出))，能够有助于这样的定位。以这种方式，在经由接触区域11和表面区域21钎焊到印刷电路板20的期间，不需要在外部保持机械部件1。
以类似于图1和图2中所示的实施例的示例的方式，在将灌封框架1作为没有电气功能的机械部件钎焊到印刷电路板20的情况下，还可以将本发明用于将任何其它机械部件连接到印刷电路板，诸如，例如，将小型机械或镜像部件连接到印刷电路板。其条件仅是，所述其它部件必须具有可钎焊的接触区域11。
附图标记的列表
1灌封框架
2电气/电子模块
3电气/电子部件
11接触区域
20印制电路板
21表面区域
1.用于将机械部件(1)机械连接到电气/电子模块(2)的印刷电路板(20)的方法，其中所述部件(1)具有至少一个金属接触区域(11)，并且其中所述印刷电路板(20)包括表面区域(21)，所述表面区域(21)以对应于所述接触区域(11)的方式由金属构造，
其中所述方法包括如下方法步骤：
-在所述接触区域(11)面向对应的所述表面区域(21)的情况下定位所述机械部件(1)，以及
-经由所述接触区域(11)和所述表面区域(21)将所述机械部件(1)钎焊到所述印刷电路板(20)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中将回流焊接方法应用于将所述接触区域(11)钎焊到所述表面区域(21)的所述步骤。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述机械部件(1)是用于将电气/电子部件(3)灌封在所述表面区域(21)内的灌封框架，并且所述方法进一步包括：
-将电气/电子部件(3)灌封在所述灌封框架(1)内。
4.一种现场设备，包括：
-电气/电子模块(2)，以根据权利要求1至3中的一项所述的方法处理所述电气/电子模块(2)，并且将所述电气/电子模块(2)灌封，使得所述电气/电子部件(3)以防爆的方式被封装，特别是根据系列标准en60079被封装。
5.根据权利要求4所述的现场设备，其中所述灌封框架(1)的所述接触区域(11)和所述印刷电路板(2)的所述表面区域(21)以相对于彼此的方式被设计，特别是通过相互接合的装置以相对于彼此的方式被设计，以便确保在钎焊到所述印刷电路板(2)之前定位所述灌封框架(1)。
6.根据权利要求4所述的现场设备，其中对于所述机械部件(1)是灌封框架的情况，所述灌封框架(1)包括金属材料。
7.根据权利要求4或5所述的现场设备，其中对于所述机械部件(1)是灌封框架的情况，包括所述接触区域(11)的所述灌封框架(1)通过mid方法来制造，特别是通过激光直接构造来制造。
技术总结