CN215421232U - 具有电子单元和灌封元件的组件 - Google Patents

Abstract

一种具有电子单元(14)和灌封元件(22)的组件(10)，其中，灌封元件(22)至少部分地包围电子单元(14)，其特征在于，灌封元件(22)具有至少一个紧凑灌封区域(22a)和至少一个泡沫区域(22b)。

Description

具有电子单元和灌封元件的组件

技术领域

本发明涉及一种具有电子单元和至少部分地包围电子单元的灌封元件的组件。本发明尤其涉及传感器和电子部件的封装的领域。

背景技术

电子单元通常用灌封元件被灌封或封装成组件，以保护其免受潮气、污物和异物的侵入。在此情况下经常使用热固性灌封元件和/或封装件，因为它们提供很高的机械刚性和耐化学性。

由于通常高的刚性，这样的组件对振动或冲击波通常仅提供很小的抵抗力，因此机械作用可能导致对在组件中和被灌封元件包围的电子单元产生高的负载。

发明内容

本发明的目的是提供一种组件，其提供可靠的保护，以防止潮气、污物和异物的侵入以及防止机械作用。

根据本发明，该目的通过具有独立权利要求1的特征的组件来实现。有利的设计方案在从属权利要求中和在说明书中给出。

本发明涉及一种具有电子单元和灌封元件的组件，其中，灌封元件至少部分地包围电子单元。在此，该组件的特征在于，灌封元件具有至少一个紧凑灌封区域和至少一个泡沫区域。

组件在此优选地是具有电子单元和可选地与电子单元连接的传感器单元和/或LED灯的相关单元。在此，电子单元可以被灌封元件完全或几乎完全封装。例如，通过灌封元件对电子单元的封装可以是以如下方式不完全的，即仅留出这样的区域，在该区域中LED灯和/或连接导体延伸离开电子单元并且可选地延伸穿过灌封元件和/或从灌封元件中突出来。除了电子单元和灌封元件之外，组件还可以可选地具有其他元件，例如壳体和/或连接元件。

灌封元件优选地是电子单元和可选地其他元件的外壳和/或封装件，其通过对电子单元和可选的其他元件的灌封而被装上或已被装上。为此，例如可以将电子单元和可选地其他元件布置在铸模中，并且然后在多个步骤中用不同的液态灌封材料进行浇铸，该液态灌封材料然后被固化并形成灌封元件。

紧凑灌封区域在此是灌封元件的具有紧凑且坚固结构的部分或区域。紧凑灌封区域优选地不具有泡沫结构。特别地，紧凑灌封区域的特征在于，该紧凑灌封区域在固化或冷却之后具有稳固的机械性能，并且不会由于机械作用而变形或仅在很小的程度上变形。由于其稳固的机械性能，紧凑灌封区域可以稳定组件并可选地形成组件的外壳。紧凑灌封区域可以例如通过弹性体的、热固性的或热塑性的材料或这些材料的组合来形成。作为弹性体材料，例如聚氨酯、有机硅和/或橡胶可以被用于紧凑灌封区域。作为热固性材料，例如可以使用聚氨酯、环氧树脂、酚醛树脂和/或三聚氰胺树脂。在此情况下，依赖于作为基础的混合比，聚氨酯可以具有弹性体的性能或热固性的性能。作为热塑性材料，例如可以使用聚酰胺(PA)、聚乙烯(PE)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丙烯(PP)和/或聚苯乙烯(PS)。

特别优选地，紧凑灌封区域由弹性体聚氨酯灌封料形成。这是有利的，因为弹性体聚氨酯灌封料容易进行计量和容易进行加工。另外，在液态状态下的弹性体聚氨酯灌封料具有低粘度和相应良好的流动性，以及在固化期间产生少的热量。此外，由弹性聚氨酯灌封料形成的紧凑灌封区域提供非常好的介电性能。

泡沫区域优选地是灌封元件的以高程度的可变形性为特征的区域。特别地，弹性体区域被这样地设计，即该区域可以减弱和/或阻尼和/或消除诸如冲击和/或振动之类的机械作用并且以此方式远离电子单元和可选地远离组件的其他元件。泡沫区域由具有弹性体性能和泡沫结构的材料形成。泡沫结构可以例如通过聚合，例如在聚氨酯的情况下，和/或通过添加发泡剂，例如CO₂或戊烷，化学地和/或物理地产生(例如借助于具有N₂或CO₂的挤出机)。例如，硅酮泡沫、聚氨酯软质泡沫和/或泡沫橡胶可以用于泡沫区域。将天然橡胶材料，例如天然橡胶(天然橡胶NR)、聚异戊二烯、胶乳和/或聚萜烯，用于泡沫区域也是可能的。根据其他优选的实施方式，可以使用例如合成橡胶，诸如苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、丁二烯-丙烯腈橡胶(NBR)、乙烯-丙烯-二烯橡胶(EPDM)、乙烯-丙烯共聚物(EPM)、氯丁二烯(CR，也称为NEOPRENE)和/或聚丁二烯橡胶(BR)。

特别优选地，作为用于泡沫区域的材料，使用聚氨酯软质泡沫，因为它便宜、容易计量且容易加工。这提供了优点，即由此可以实现泡沫结构的高的可再现性和高的可压缩性。另外，聚氨酯软质泡沫的特征在于，快速的固化、在固化期间产生很少的热量和在固化期间或固化之后仅发生非常不明显的体积收缩。

采用弹性体材料或热固性材料进行的灌封在此应这样地理解，即灌封材料在至少部分固化后具有弹性体的或热固性的性能。然而，被称为弹性体材料或热固性材料的灌封材料在仍为液态状态下时本身不必具有任何弹性体的或热固性的性能。

本发明的优点在于，提供了一种组件，该组件不仅提供有效的保护来防止潮气、污物和/或异物侵入组件中并且尤其是侵入电子单元中，而且还可以有效地保护电子单元不受诸如冲击和/或振动之类的机械作用的影响。这尤其通过在灌封元件中的至少一个紧凑灌封区域和至少一个泡沫区域的组合来实现。此外，本发明的优点在于，这种组件可以特别便宜地制造，因为该组件可以用多级的灌封方法来制造。

紧凑灌封区域由紧凑灌封材料形成。紧凑灌封区域优选地具有热固性环氧树脂和/或环氧泡沫和/或聚氨酯浇铸树脂和/或聚氨酯硬质泡沫，或者由这些材料中的一种或多种形成。这些材料的优点在于，它们特别好地适用于灌封，并且另外在其固化状态下具有特别好地合适的机械性能。另外，这些材料可以容易地加工且在其采购上成本低。

泡沫区域由泡沫材料形成。泡沫区域优选地具有聚氨酯软质泡沫或由其形成。这具有优点，即可以形成具有特别良好性能的弹性体区域，以减少或阻尼机械作用。另外，聚氨酯软质泡沫的特征在于，它可以特别容易地加工，并且还可以很好地与上述用于至少一个热固性区域的材料组合。

泡沫区域优选地设计为隔热层。例如，这也可以通过将软质泡沫材料用于绝热层来实现。特别优选地，在此将这样的材料用于隔热层，该材料具有小于0.05W/mK，更优选地小于0.02W/mK的导热能力，并且因此就导热能力而言明显低于常规的聚氨酯浇铸树脂的导热能力，其具有约0.2至0.5W/mK的导热率。例如，聚氨酯软质泡沫可以是用于泡沫区域的特别合适的材料，它也用作隔热层。

根据一个优选的实施方式，电子单元直接地被紧凑灌封区域包围，并且泡沫区域直接地与包围电子单元的热固性区域相邻接。该实施方式提供的优点是，电子单元直接地被紧凑灌封材料包围，并且以此方式有效地防止潮气、污物和异物的侵入。这还提供了以下优点：当施加泡沫材料或泡沫区域时，电子单元已经被用紧凑灌封材料覆盖，并且因此在灌封期间不与泡沫材料直接接触。这具有优点，即也可以使用电子单元优选地不应对其直接暴露的弹性体材料。

根据另一个优选实施方式，电子单元直接地被泡沫区域包围，并且紧凑灌封区域直接地与包围电子单元的泡沫区域邻接。这具有优点，即可以以特别有效的方式在所有侧面上保护电子单元不受机械作用的影响。这还提供了优点，即泡沫区域可以特别容易地在所有侧面上被紧凑灌封材料包围。因此，以这种方式可以提供有效的保护，以防潮气、污物的侵入并且也防止机械作用以及可选地防止热作用。

优选地，灌封元件至少部分地被壳体元件包围或形成壳体元件。换句话说，壳体元件可以至少部分地围绕灌封元件布置。例如，灌封元件可以被浇铸到壳体元件中。替代地，灌封元件本身可以形成壳体元件，而不必在灌封元件周围形成另外的壳体元件。

优选地，组件还具有用于对电子单元进行电磁屏蔽的屏蔽装置，其中，该屏蔽装置优选地布置在灌封元件内。这提供的优点是，保护电子单元不受电磁干扰，并且通过灌封元件保护屏蔽单元不受损坏。

可选地，组件还具有传感器元件和/或LED灯，其中，传感器元件或LED和/或从电子单元到传感器元件或LED的电线或电导体至少部分地延伸通过灌封元件。这具有优点，即传感器元件或LED可以布置在组件的暴露点处，以便能够检测传感器信号，而电子单元则由周围的灌封元件保护。

电导体例如可以构造为电路板。在此，例如传感器元件和/或LED灯和/或电子单元和/或其他电子元件可以形成在电路板上或在电路板处和/或与电路板电连接。

优选地，在对覆盖层的灌封和第二热处理之间，还将插头***件安装到销座上和将插头***件压入壳体中。这具有优点，即插头***件被一并集成到灌封元件中并且被这样地与灌封元件紧固在一起，即在插头***件和灌封元件之间也不可能侵入潮气、污物和异物。

例如，该组件可以设计为接近开关，该接近开关通过传感器元件来检测在附近中的物体和/或人的运动。

上面提到的和下面说明的特征和实施方式在此不仅应被视作在每种情况下明确提到的组合中公开，而且还应以其他技术上有意义的组合和实施方式包括在本公开内容中。

附图说明

现在将参考附图借助于以下的示例和优选的实施方式更详细地解释本发明的其他细节和优点。

附图所示：

图1A示出了在仍未灌封的状态下的组件的优选实施方式；

图1B和1C示出了组件的两个优选实施方式。

具体实施方式

在以下的附图中，为了简单起见，在不同的实施方式中的相同或相似的元件用相同的附图标记表示。

图1A在示意性横截面图中示出了未灌封的实施方式，该实施方式尚未设置灌封元件并且示出了部件的示例性的布置。在此可以看到，组件10具有壳体或壳体元件12，该壳体或壳体元件设计为圆柱形的空心体，在其中在下部区域中布置有电子单元14。电子单元14被屏蔽装置16包围，该屏蔽装置例如可以具有金属箔和/或由金属线制成的编织网，或者可以由其构成，并且围绕电子单元布置以进行电磁屏蔽。例如，屏蔽单元16可以这样地设计，即其可以使液态灌封材料透过，以便也能够灌封屏蔽单元16的内部空间。电子单元可以例如具有计算单元和/或存储单元和/或微芯片，或者因此可以如此地设计。电子单元14也可以设计为电感和/或电容式能量传输单元或具有这样的能量传输单元。

另外，组件10具有LED灯18，其布置在组件10或壳体12的上端处并且未灌封。由此，LED灯18至少向上方是可自由接近的，以便实现期望的辐射。根据所示的实施方式，组件10设计为接近开关，其中，该接近开关检测位于附近的人和/或物体的运动并提供相应的传感器信号，该传感器信号然后可以由电子单元14确定和评估。

电子单元14通过电导体20连接到传感器元件18。传感器数据可以经由电导体20从传感器18传输到电子单元20，并且控制命令可以可选地从电子单元20传输到传感器18。根据所示的实施方式，电导体20设计为电路板。LED灯18和电子单元14连接到电路板。其他电子部件24也可以附接到电路板上并且在灌封状态下可以被灌封元件包围。

图1B示出了根据第一优选实施方式的组件10，其中示出了并且根据第一优选实施方式设计了灌封元件22。根据所示的实施方式，灌封元件22形成在壳体12内，其方式是将灌封元件22在多个步骤中浇铸到壳体12中并且固化。

灌封元件22具有两个紧凑灌封区域22a，其中一个设置在组件10的下部区域中，另一个设置在组件10的上部区域中。紧凑灌封区域22a具有大的机械稳定性，并且由此使组件10稳定并保护其免受潮气、污物和异物的侵入。例如，热固性区域22a可以由聚氨酯浇铸树脂形成。

屏蔽装置16形成在下部的紧凑灌封区域中。例如，屏蔽装置16可以这样地设计，使得屏蔽装置16所跨越的内部空间可以用于紧凑灌封区域22a的液态灌封材料填充。

在下部的和上部的紧凑灌封区域22a之间，灌封元件22具有泡沫区域22b。根据所示的实施方式，泡沫区域在组件10的中间区域中形成阻尼层。泡沫区域22b具有弹性体性能并用于阻尼机械作用，例如冲击、摇动和/或振动，并以此方式减弱外部机械作用对组件10的影响并远离电子单元14(不可见，因为被灌封元件22覆盖)。例如，泡沫区域22b可以由聚氨酯软质泡沫形成。

电导体22或电路板在此也延伸穿过弹性体区域22b，从而在传感器元件18和电子单元14之间建立电连接。

组件10这样地设计，使得电子单元14完全被灌封元件22包围，并因此被可靠地保护以防止污物、潮气和异物侵入。另外，电子单元14通过弹性体区域22b被可靠地保护，免受振动和冲击的影响，特别是免受从上方，即从传感器元件18一侧来的作用在组件10上的那些振动和冲击的影响。

图1C在横截面视图中示出了根据另一个优选实施方式的组件10，该组件在多个方面中与在图1B中的所示的实施方式相对应。然而，该实施方式与先前的实施方式的不同之处在于，根据该实施方式，灌封元件22的泡沫区域22b直接地形成在电子单元14周围(在图1C中不可见)。换句话说，根据该所示的实施方式，电子单元14嵌入在泡沫区域22b中。具有电子单元14的泡沫区域22b在此布置在组件10的下端处。根据该实施方式，紧凑灌封区域22a主要位于泡沫区域22b上方和在泡沫区域22b的侧面处。

在图1C中所示的实施方式的优点在于，由于电子单元14嵌入在泡沫区域22b中，因此可以在电子单元14上实现对机械作用例如振动和冲击的特别可靠的屏蔽，因为电子单元优选地在所有侧面上被泡沫区域22b包围。此外，通过包围地布置的紧凑灌封区域，防止潮气、污物和异物的侵入。

根据图1C中所示的优选实施方式，泡沫区域22b完全位于屏蔽装置16内。在此，如果用于弹性体区域22b的液态灌封材料可以透过屏蔽装置16，则可以是有利的。在此，可能需要的是，屏蔽装置16具有合适的开口，液态灌封材料可以穿过该开口，和/或液态灌封料具有合适的粘度，以便能够穿透屏蔽装置16。

附图标记列表

10组件

12壳体

14电子单元

16屏蔽装置

18LED灯

20电导体或电路板

22灌封元件

22a灌封元件的热固性区域

22b灌封元件的弹性体区域

24电子部件

Claims (11)

1.一种具有电子单元(14)和灌封元件(22)的组件(10)，其中，灌封元件(22)至少部分地包围电子单元(14)，其特征在于，灌封元件(22)具有至少一个紧凑灌封区域(22a)和至少一个泡沫区域(22b)。

2.根据权利要求1所述的组件(10)，其中，紧凑灌封区域(22a)设计成用于稳定所述组件(10)。

3.根据权利要求1或2所述的组件(10)，其中，泡沫区域(22b)设计成用于减小通过灌封元件(22)的对电子单元(14)的机械作用的阻尼。

4.根据权利要求1或2所述的组件(10)，其中，紧凑灌封区域(22a)具有热固性环氧树脂或环氧泡沫或聚氨酯浇铸树脂或聚氨酯硬质泡沫。

5.根据权利要求3所述的组件(10)，其中，泡沫区域(22b)具有聚氨酯软质泡沫，或由聚氨酯软质泡沫形成。

6.根据权利要求5所述的组件(10)，其中，泡沫区域(22b)设计为隔热层。

7.根据权利要求1或2所述的组件(10)，其中，电子单元(14)直接地由紧凑灌封区域(22a)包围，并且泡沫区域(22b)直接地与包围电子单元(14)的紧凑灌封区域(22a)相邻接。

8.根据权利要求1或2所述的组件(10)，其中，电子单元(14)直接地被泡沫区域(22b)包围，并且紧凑灌封区域(22a)直接地与包围电子单元(14)的泡沫区域(22b)相邻接。

9.根据权利要求1或2所述的组件(10)，其中，灌封元件(22)至少部分地由壳体元件(12)包围，或形成壳体元件(12)。

10.根据权利要求9所述的组件(10)，其中，所述组件(10)还具有用于对电子单元(14)进行电磁屏蔽的屏蔽装置(16)，其中，屏蔽装置(16)布置在灌封元件(22)内。

11.根据权利要求10所述的组件(10)，其中，所述组件(10)还包括LED灯(18)，其中，LED灯(18)和/或从电子单元(14)到LED灯(18)的电导体(20)至少部分地延伸穿过灌封元件(22)。

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