WO2012019822A2 - Elektrische vorrichtung - Google Patents

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WO2012019822A2
WO2012019822A2 PCT/EP2011/060780 EP2011060780W WO2012019822A2 WO 2012019822 A2 WO2012019822 A2 WO 2012019822A2 EP 2011060780 W EP2011060780 W EP 2011060780W WO 2012019822 A2 WO2012019822 A2 WO 2012019822A2
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components
assembly
intermediate layer
carrier
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Inventor
Fabio Bertolotti
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Ssb Wind Systems Gmbh & Co. Kg
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    • H05K2203/1327—Moulding over PCB locally or completely

Definitions

  • the invention relates to an electrical device comprising a carrier and electrical components
  • the invention further relates to a method for encapsulating electrical components of an assembly, which the
  • Components and a carrier includes, with the
  • Vibrations is created, is known from the prior art. Such protection is e.g. achieved by an electrically insulating protective body, which is connected to the module and covers the components.
  • the method for applying such a protective body to the assembly or for introducing the assembly into such a protective body is referred to as potting or encapsulation.
  • the electrical components are usually soldered to a circuit board, e.g. via vias or surface contacts.
  • a circuit board e.g. via vias or surface contacts.
  • the assembly is positioned in a mold which is poured with a resin, thereby completely enclosing the components of the resin. After curing the resin is a hard and
  • the mold can form a housing and remain permanently connected to the protective body.
  • the mold is removed after curing of the resin and can be used for other assemblies.
  • electrical connector In other potting methods, the mold is removed after curing of the resin and can be used for other assemblies.
  • the potting process involves some difficulties, such as unwanted and harmful influences on the components. For example, undesirable pressures and mechanical stresses may occur due to the
  • electrical properties of the components occur, e.g. when resin penetrates into air gaps of transformers, coils or other electrical components whose
  • Air column depends, since the resin usually has a different permeability than air. Changes in the
  • the electrical properties of devices may be due to the shrinkage of the resin during curing or to thermal expansion of the resin during operation when the devices are pressure sensitive.
  • Pressure sensitive devices are e.g. Quartz crystals, glass-clad reed relays and spools made of iron powder.
  • the components may be damaged by chemical by-products forming during curing. Mechanical stresses lead in particular to damage in surface-mounted components (SMD components), which can be easily separated from the circuit board due to their relatively weak solder joint. Furthermore, the potting method can not be used if the SMD components.
  • Printed circuit board has cable connector, since a penetration of the resin in the connector blocks movable parts thereof and thus the function of the connector
  • No. 6,583,355 B2 describes a printed circuit board which is arranged in a housing and is enclosed there by a protective cover. To avoid mechanical stresses, a bladder is disposed in the housing that is compliant and enclosed by the protective sheath. When making the protective cover occurring mechanical
  • the protective body has the components associated with depressions and is so with the
  • This intermediate layer forms a thermal coupling between the components and the protective body and consists e.g. made of mastic, resin, varnish, lubricant or gel.
  • Carrier and protective body can be avoided or at least reduced.
  • the electrical device comprises an assembly comprising a carrier and electrical components, wherein the components at predetermined positions on the
  • Carrier are attached and protrude from this, one firmly connected to the assembly, to this a distance
  • Wells provided protective body, wherein the recesses are arranged opposite the predetermined positions, so that the components are immersed in the wells, and in the distance between the protective body and the
  • the carrier is plate-shaped or at least partially plate-shaped.
  • the carrier is a printed circuit board with which the components are preferably electrically connected, for example by solder joints.
  • At least one or more of the or the components further comprises a frontal distance to the protective body. This ensures that the components are not or only slightly
  • the circumferential distance between one of the components and the protective body is different from the circumferential distance between another of the components and the protective body.
  • a larger circumferential distance between one of the components and the protective body may e.g. be used as a thermal barrier, if as little heat from this device to the
  • the intermediate layer fills the gap between the assembly and the protective body partially or at least partially.
  • the intermediate layer is in contact with the carrier, with the protective body and preferably also with at least one or more of the components or components.
  • the at least one or the with the intermediate layer in
  • Contacting components are preferably fixed and / or stabilized and / or secured and / or centered by the intermediate layer.
  • protection of the at least one or the components in contact with the intermediate layer before local mechanical stresses can be achieved.
  • Front of the protective body provided at least in areas between the wells.
  • the intermediate layer extends into at least one or more of the or in the circumferential distances.
  • the intermediate layer extends into at least one or more of the or in the frontal distances.
  • the intermediate layer preferably has a good thermal conductivity, so that heat can be emitted from at least one or more of the components or from the components and / or from the carrier into the protective body.
  • the forms preferably have a good thermal conductivity, so that heat can be emitted from at least one or more of the components or from the components and / or from the carrier into the protective body.
  • Protective body a heat sink or a thermal
  • Coupling link to a heat sink By means of the intermediary of the intermediate layer, the assembly can be cooled.
  • Protective body at least partially heat up such that other components are thermally overloaded. Also, it can not be ruled out that the material of the intermediate layer creeps into the interior of connectors and thus blocks moving parts thereof. Thus, at least one of the recesses into which at least one of the components is immersed is preferably free or substantially free of the intermediate layer. This ensures that the at least one in this depression
  • submerged component is not in contact with the intermediate layer.
  • at least one or more of the components is thus not in contact with the intermediate layer.
  • this at least one depression is preferably dimensioned so large that the component immersed in this depression is at all sides spaced from the protective body
  • a thermal barrier are formed to the protective body.
  • At least one (other) of the recesses into which at least one (another) of the components is immersed is provided with the intermediate layer.
  • intermediate layer at a plurality of spaced apart locations.
  • some components such as electrolytic capacitors
  • vent holes that can be clogged by the material of the intermediate layer.
  • gases can not be dissipated to the outside, which can lead to the destruction of the components.
  • a free space is thus provided between at least one of the components and the carrier, which is free of the intermediate layer. If the component is an electrolytic capacitor which has a ventilation hole on its side facing the carrier, gas can be released into the free space.
  • the component is an electrolytic capacitor which has a ventilation hole on its side facing away from the carrier, then gas can be released into the frontal space.
  • the circumferential contours of the recesses follow at least approximately the circumferential contours of the components.
  • at least one or more of the depressions or depressions are dimensioned such that an all-round distance remains between at least one or more of the structural elements and the protective body.
  • the protective body is preferably spaced differently far from the components.
  • the depressions are in particular in
  • the recesses in the protective body are also adapted to the function and / or to the heat development of the components with regard to their dimensioning.
  • the associated depression can be chosen larger, so that a larger space or distance to the
  • the components preferably project vertically or in the
  • the depressions preferably run straight or substantially straight.
  • the extends preferably run straight or substantially straight.
  • the recess can then have different depths, which are adapted to the respective component.
  • the intermediate layer preferably fills in part or at least in part the distance between the protective body and the carrier and is preferably in contact both with the protective body and with the carrier.
  • the intermediate layer additionally fills in part, or at least in part, the distance between the part
  • the intermediate layer is in contact with the component and the protective body.
  • the intermediate layer is preferably in contact with the
  • Carrier the protective body and the component.
  • the intermediate layer preferably ensures the distance between the assembly and the protective body and thus serves as a spacer.
  • the intermediate layer is arranged only in the areas in which it is expedient.
  • the invention can also only one Part of the distance between the protective body and the carrier and / or the components to be filled with the intermediate layer, preferably only as far as it is to ensure the distance between the assembly and the protective body and / or a desired heat transfer between the assembly and the protective body and / or a desired sealing of the components is beneficial to the outside.
  • enough space can be made available for the components.
  • not every type of component requires the same distance to the protective cover.
  • the components are by the carrier, the
  • the protective body preferably to the by the carrier and the components
  • a rear protective body is provided, wherein the protective body by
  • At least one mechanical fastener such as e.g. a screw
  • the assembly is arranged in particular between the protective bodies. Furthermore, an elastic layer can be provided between the back protection body and the assembly.
  • the protective body is preferred by at least one
  • the protective body attached by means of the intermediate layer to the module.
  • the protective body is fastened to the carrier and / or to at least one or more of the components by means of the intermediate layer.
  • the protective body is glued to the assembly by means of the intermediate layer.
  • the protective body is adhesively bonded to the carrier and / or to at least one or more of the components by means of the intermediate layer.
  • the intermediate layer preferably has adhesive properties
  • the protective body may additionally or alternatively be fastened to the carrier and / or to at least one or more of the components by the at least one mechanical fastening means.
  • the one or more attachment means are also preferably used as
  • Spacer in particular for maintaining the distance between the assembly and the protective body.
  • the intermediate layer is e.g. formed by an elastomer.
  • the intermediate layer is through a
  • the intermediate layer is preferably electrically insulating.
  • the carrier and / or the assembly is electrically isolated from the protective body by means of the intermediate layer.
  • the intermediate layer is preferably thermally conductive.
  • the carrier and / or the assembly is thermally coupled to the protective body by means of the intermediate layer.
  • the bottom of at least one of the recesses is in heat-conducting contact with the component arranged in this recess.
  • This embodiment is useful for components with a greater heat development.
  • the arrangement formed by the assembly and the protective body is completely or at least partially surrounded by a sheath.
  • the sheath offers one
  • the casing is preferably produced in the casting process from a potting compound, which cures in particular after casting.
  • potting compound is preferably a mass that is used during casting is liquid and then hardens or is cured.
  • the cured potting compound preferably forms a solid and / or substantially solid and / or dimensionally stable
  • Potting compound for example, a polyurethane or an epoxy resin can be used.
  • the potting compound can be e.g. but also a polyamide imide, a metal or other material can be used.
  • the arrangement formed by the assembly and the protective body is introduced into a container.
  • the protective body has a in one of
  • arranged component is. This is useful for a device with a large heat development, such as e.g. a power transistor or a power transistor arrangement, in particular if the heat produced by the component is not to be introduced into the protective body.
  • a projection of the container which is in particular in heat-conducting contact with the component, extends into the through opening, so that the projection forms the heat sink.
  • the heat sink is preferably metallic.
  • the arrangement at a distance or at least partially disposed at a distance from the walls of the container and completely or at least partially surrounded by the sheath, between the arrangement and the Walls of the container is provided.
  • the sheath is preferably formed by pouring the distance between the
  • the container preferably forms a housing which
  • an electrical component can have one or more electrical and / or
  • the protective body is preferably a solid or im
  • Essentially solid body For example, there is the
  • Protective body made of an epoxy resin, polyamide-imide or metal, e.g. Aluminum.
  • the electrical device and / or the arrangement formed by the carrier and the components is arranged on or in a rotor of a wind turbine and preferably forms a control or at least part of a control of a Blattwinkelverstellantriebs, by means of which one or at least one rotor blade of the rotor relative to a rotor hub of the rotor can be rotated, on which the rotor blade is rotatably mounted.
  • a rotor of a wind turbine preferably forms a control or at least part of a control of a Blattwinkelverstellantriebs, by means of which one or at least one rotor blade of the rotor relative to a rotor hub of the rotor can be rotated, on which the rotor blade is rotatably mounted.
  • Blattwinkelverstellantrieb includes in particular one or at least one electric motor, with which the electrical device and / or the arrangement is preferably electrically coupled.
  • the electrical device and / or the arrangement is attached to the electric motor.
  • the electrical device and / or the arrangement preferably comprises one or at least one converter which is electrically connected to the electric motor and has at least one or more of the components or components.
  • the invention further relates to a method for encapsulating electrical components of an assembly, which the
  • Components and a carrier includes, with the
  • the device according to the invention is produced in particular by the method according to the invention, so that it can be developed further in accordance with all embodiments explained in connection with the device according to the invention. Furthermore, the device according to the invention according to all in
  • the protective body is preferably produced separately from the assembly, in particular before it is connected to the protective body.
  • the protective body is then placed with the intermediate layer on the assembly or the assembly is placed on the intermediate layer.
  • the distance between the protective body and the assembly is ensured by the intermediate layer, which thus forms a spacer.
  • the intermediate layer is preferably applied on a front side of the protective body in regions between the depressions and is preferably introduced into at least one of the depressions, at least peripherally.
  • the recesses are preferably assigned to the components.
  • the recesses are provided in the protective body at positions which are assigned to the predetermined positions.
  • the protective body is adapted or at least approximately adapted to the spatial structure formed by the carrier and the components,
  • the Immerse components when connecting the assembly with the protective body in the wells.
  • the protective body in the wells.
  • Encapsulated components by connecting or merging the protective body with the assembly and preferably also sealed to the outside.
  • the intermediate layer is brought into contact with the carrier.
  • the intermediate layer is further contacted with at least one or more of the components. Additionally or alternatively, the intermediate layer is preferably not brought into contact with at least one or more (other) of the components.
  • the intermediate layer is in at least one
  • the intermediate layer in particular in the field of
  • Areas can be seamless or intermittent.
  • the arrangement formed by the assembly and the protective body connected thereto is provided with a
  • the from the assembly and the formed with this connected protection body arrangement completely or at least partially around with a potting compound, which preferably forms the jacket after curing.
  • the potting compound does not come into contact with the electrical components, so that no damage or functional impairment of the components by the potting compound can occur.
  • the assembly formed from the assembly and the protective body connected to it is placed in a container and
  • the fastening means comprises
  • an adhesive and / or a mechanical fastener such as a screw.
  • the arrangement is preferably arranged at a distance or at least in regions spaced from walls of the container.
  • the at least one fastening means preferably also serves as a spacer.
  • the distance between the arrangement and the walls of the container is poured with the potting compound.
  • the container preferably forms a mold.
  • the container forms a housing.
  • the arrangement provided with the jacket remains in the container.
  • the arrangement provided with the sheath is removed from the container. Subsequently, the arrangement provided with the sheath is preferably installed in a housing, which is provided in particular in addition to the container.
  • the housing regardless of whether it is formed by the container or provided in addition to this, serves in particular for better shielding of the assembly from its surroundings and thus provides additional protection.
  • a mask which simulates or at least approximately reproduces the spatial structure formed by the carrier and the components is produced, and the protective body is manufactured using the mask.
  • the mask is arranged in a mold and preferably connected by at least one fastening means with the mold.
  • the fastening means is in particular detachable and comprises, for example, a mechanical
  • the mask in particular represents one or approximately a positive impression of the carrier with the components.
  • the mask is preferably arranged at a distance or at least in regions at a distance from walls of the casting mold, wherein the at least one
  • Fastener preferably also serves as a spacer.
  • this is preferably poured with a potting compound
  • the mask is removed from the mold, wherein the hardened potting compound forms the protective body. Furthermore, the protective body can be removed from the mold.
  • the casting mold preferably forms a housing, so that the protective body can remain in the casting mold.
  • the intermediate layer is applied to the protective body and / or the assembly and the assembly connected to the protective body and / or the housing.
  • the assembly is introduced into the housing.
  • the assembly is applied to the intermediate layer and connected to the protective body, so that the components are immersed in the wells and the
  • the casting forms a housing, then it is in particular firmly connected to the arrangement formed by the assembly and the protective body.
  • Sealing compound are attributed. When casting the mold is encased by the potting compound only the mask, the stresses may be exposed during curing of the potting compound.
  • the mask e.g. the spatial structure formed by the carrier and the components are scanned. Based on the sampling obtained
  • Protective body present, so this can be in a mold are used, after which the mask is made by introducing a potting compound into the mold.
  • Protection body formed arrangement is preferably mounted on or in a rotor of a wind turbine.
  • the arrangement is surrounded by the sheath and / or arranged in the housing.
  • the assembly is electrically arranged with one on or in the rotor
  • Rotor hub of the rotor is rotated, on which the rotor blade is rotatably mounted or is.
  • the rotor blade is rotatably mounted or is.
  • Fig. 1 is a partially sectioned side view of a
  • Fig. 2 is a partially sectioned side view of
  • FIG. 3 shows the view according to FIG. 2 with a partial layer applied to the protective body intermediate layer
  • FIG. 4 shows the view according to FIG. 3, wherein the assembly with the protective layer coated with the intermediate layer is connected to an arrangement according to a first embodiment of the invention
  • Fig. 5 is a partially sectioned side view of
  • Fig. 6 is the view of FIG. 5, wherein the housing with
  • a potting compound is poured, a partially sectioned side view of an arrangement according to a second embodiment of the invention
  • FIG. 8 is a partially sectioned side view of a mask disposed in a housing
  • FIG. 9 is the view of FIG. 8, wherein the housing with
  • FIG. 10 is the view of FIG. 9, wherein the mask by a
  • An assembly 1 comprises a carrier 2 in the form of a printed circuit board with electrical components 3 to 8 arranged thereon.
  • the individual components are arranged at a distance from one another on the printed circuit board 2 and illustrate the diversity of electrical components that can be installed on the circuit board.
  • the component 3 represents a transformer with louvers 9, preferably free from
  • the component 4 is a
  • the component 5 is an electrolytic capacitor, which is arranged at a distance from the printed circuit board 2, so that a free space 10 is provided between the capacitor 5 and the printed circuit board 2.
  • the capacitor 5 is fixed to the printed circuit board 2 with connecting wires and preferably has a ventilation hole in its area.
  • Component 6 is a diode with a glass housing, which may only be exposed to low mechanical loads.
  • the component 7 is an SMD card.
  • the component 8 forms a transistor arrangement, in particular an IGBT module, which can be cooled via a surface 11.
  • a protective body 12 is connected to the carrier 2, so that the components are encapsulated between the carrier 2 and the protective body 12 and thereby protected.
  • the protective body 12 is connected to the carrier 2, so that the components are encapsulated between the carrier 2 and the protective body 12 and thereby protected.
  • Carrier 2 still the components directly.
  • the protective body 12 is adapted to a spatial structure of the assembly 1 formed by the carrier 2 and the components.
  • the protective body 12 is adapted to a spatial structure of the assembly 1 formed by the carrier 2 and the components.
  • the protective body 12 is adapted to a spatial structure of the assembly 1 formed by the carrier 2 and the components.
  • the recess 15 for receiving the component 3 the recess 16 for receiving the component 4
  • the recess 17 for receiving the component 5 the recess 19 for receiving the component 8.
  • the recess 18 is used for
  • each of the recesses is larger than the respective associated component or the respectively associated
  • an elastic intermediate layer 24 is provided, by means of which the assembly 1 is connected to the protective body 12.
  • the recesses 16 and 19 are free or substantially free of the intermediate layer 24.
  • the bottom of the recess 17 is free of the intermediate layer 24.
  • the recess 15 in the air slots 9 is free from the intermediate layer 24.
  • Plug connector 4 penetrate and can block moving parts thereof. The between the component 5 and the
  • Protective body 12 enclosed space 22 in the recess 17 is free or substantially free of the intermediate layer 24, so that one in the condenser 5 frontally
  • the enclosed between the device 8 and the protective body 12 space 23 in the recess 19 is free or substantially free of the intermediate layer 24 so that it can not form a thermal bridge between the device 8 and the protective body 12. Further, in the recess 19, the circumferential distance 14 is made larger in comparison with the other recesses for providing a thermal barrier, so that of the
  • Component 8 discharged heat is introduced into the protective body 12 in the smallest possible extent.
  • the intermediate layer 24 is thus only partially arranged between the assembly 1 and the protective body 12.
  • some depressions are free or at least partially free of the intermediate layer 24, if it is necessary for the functionality of these depressions
  • the protective body 12 adapted to the spatial structure formed by the carrier 2 and the components is produced in a preliminary process.
  • the first process for example, the
  • Protective body 12 by casting, cutting, pressing, milling
  • the protective body 12 is thus produced separately from the assembly 1, and in particular before it is connected to the protective body 12.
  • Protective body 12 formed arrangement 20 is inserted into a housing 25, wherein between the arrangement 20 and the walls of the housing 25 in regions a distance 30 remains.
  • a projection 27 of the housing 25 extends through a through opening 28 in the protective body 12, which merges into the recess 19.
  • the projection 27 abuts the surface 11 of the device 8 and serves as a heat sink for the device 8.
  • the assembly 1 and thus also the assembly 20 by mechanical fasteners 26, here in the form of screws, with the projection 27 and thus firmly connected to the housing 25.
  • the assembly 20 may also be secured by an adhesive 29 to the housing 25.
  • the distance or gap 30 formed between the arrangement 20 and the walls of the housing 25 is provided with a potting compound 31
  • Fig. 6 shows an electrical device 38 according to a first embodiment of the invention.
  • the protective body 12 Due to the separate production of the protective body 12 can be used for this different materials with different properties. For example, as
  • Printed circuit board material is preferably in a range of 20 to 30 ppm / K.
  • the value of 80ppm / K of the epoxy resin is reasonably close to the value of 30ppm / K, so
  • Epoxy resin remains.
  • Epoxy resin is especially at 0.18W / (m * K) and its dielectric strength especially at 16kV / mm. Furthermore, the water absorption capacity of the epoxy resin is preferably very low. Such an epoxy resin forms a good one
  • a more suitable material for the protective body 12 is
  • PAI polyamide-imide
  • 4275th This is in particular a polyimide with 20% graphite and 3% polytetrafluoroethylene (PTFE).
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • This material has a thermal expansion coefficient of 25 ppm / K, which is close to the value of 20 ppm / K of the printed circuit board material, so that due to temperature fluctuations almost no relative movements between the carrier 2 and the
  • PAI has a glass transition temperature of 275 ° C and can therefore be used even at the highest working temperatures of electrical components.
  • this material can not be used as part of a normal casting process in which the components with the potting compound in closer thermal
  • the protective body 12 is manufactured separately without touching the electrical components.
  • known manufacturing methods may be used, e.g. also injection molding.
  • the separate production of the protective body 12 is referred to herein as pre-potting.
  • the assembly 1 is made by attaching the components to the carrier 2.
  • the assembly 1 can be seen for example in FIG. 1.
  • the protective body 12 is separated from the assembly 1
  • Intermediate layer 24 preferably favors a desired distance between the carrier 2 and the protective body 12.
  • a silicone elastomer or silicone-based elastomer is used, which before curing a low viscosity and after curing a high flexibility (low
  • Elastic modulus has a high dielectric strength and a low coefficient of thermal expansion.
  • such an elastomer has a viscosity of 2850 mPA * s, a hardness of 45 Shore A after curing and a thermal expansion coefficient of 250 ppm / K.
  • the resulting assembly 20 is waterproof and thus can be used without damage in a humid environment
  • the assembly 20 is resistant to vibration and other external influences.
  • the arrangement 20 preferably forms a coherent, in particular
  • the protective body 12 may also comprise metallic material or consist of metallic material.
  • the protective body 12 form an external housing for the module 1 and / or the components or take over the function of an external housing for the module 1 and / or the components.
  • the metallic material is or preferably comprises aluminum.
  • the composite assembly 20 is inserted into the housing 25, the assembly 20 being secured within the housing 25 by the attachment means 26 and / or the adhesive 29 applied to a spacer 39.
  • the arrangement 20 is thereby positioned at a distance or at least in regions at a distance from the walls of the housing 25.
  • the protective body 12 has, in the region of the component 8, the continuous recess 28, so that the component 8 is brought into contact with the projection 27 of the housing 25.
  • the housing 25 is filled with a liquid potting compound 31, which consists for example of a polyurethane or an epoxy resin. After the curing of the potting compound 31, the housing 25, the potting compound 31 and the arrangement 20 form a coherent, in particular monolithic structure.
  • the intermediate layer 24 may consist of a non-adhesive, elastic material 32, which is apparent from Fig. 7, which shows an assembly 20 according to a second embodiment of the invention, wherein the first embodiment
  • the carrier 2 is covered by a protective body 33 on the back, wherein the two protective bodies 12 and 33 by mechanical fastening means 34, here in the form of
  • an elastic layer 41 is arranged between the rear protective body 33 and the carrier 2.
  • rubber is preferably used for the intermediate layer 24 and / or for the elastic layer 41.
  • the arrangement 20 according to FIG. 7 forms in particular an electrical device according to a second embodiment of the invention.
  • a mask 35 is used in a housing 25, which forms an approximate positive shape of an assembly 1, which according to FIG. 1 is constructed and a carrier 2 and attached thereto
  • the mask 35 is fixed by mechanical fasteners 40, here in the form of screws, in the housing 25 to form at least one gap 36, wherein the housing 25 simultaneously forms a mold. Subsequently, the housing 25 is poured with a liquid potting compound 31, which is apparent from Fig. 9. In this case, the gap 36 between the mask 35 and the walls of the housing 25 is filled with the potting compound 31, wherein 31 can be used as a potting compound polyurethane or epoxy resin. After curing of the potting compound 31, the mask 35 is removed, wherein the cured by the
  • Potting compound 31 formed body 12 forms a negative mold of the mask and thus an approximate negative form of the assembly 1. Subsequently, an elastic, adhesive
  • FIG. 10 shows an electrical device 38 according to a third embodiment of the invention.
  • Fig. 10 shows an electrical device 38 according to a third embodiment of the invention.
  • the third embodiment reference is made to the description of the first embodiment.
  • Protective body 12 made in all embodiments, preferably in an inert atmosphere. LIST OF REFERENCE NUMBERS

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Abstract

Elektrische Vorrichtung mit einer einen Träger (2) und elektrische Bauelemente (3-8) umfassenden Baugruppe (1), wobei die Bauelemente (3-8) an vorgegebenen Positionen an dem Träger (2) befestigt sind und von diesem abragen, einem mit der Baugruppe (1) fest verbundenen, zu dieser einen Abstand (13) aufweisenden, die Bauelemente (3-8) abdeckenden und mit Vertiefungen (15-19) versehenen Schutzkörper (12), wobei die Vertiefungen (15-19) den vorgegebenen Positionen gegenüberliegend angeordnet sind, sodass die Bauelemente (3-8) in die Vertiefungen (15-20) eintauchen, und einer in dem Abstand (13) zwischen dem Schutzkörper (12) und der Baugruppe (1) angeordneten und sowohl mit dem Schutzkörper (12) als auch mit der Baugruppe (1) in Kontakt stehenden Zwischenschicht (24), die elastisch ausgebildet ist.

Description

Elektrische Vorrichtung
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine elektrische Vorrichtung mit einer einen Träger und elektrische Bauelemente umfassenden
Baugruppe, wobei die Bauelemente an vorgegebenen Positionen an dem Träger befestigt sind und von diesem abragen, einem mit der Baugruppe fest verbundenen, zu dieser einen Abstand aufweisenden, die Bauelemente abdeckenden und mit
Vertiefungen versehenen Schutzkörper, wobei die Vertiefungen den vorgegebenen Positionen gegenüberliegend angeordnet sind, sodass die Bauelemente in die Vertiefungen eintauchen, und einer in dem Abstand zwischen dem Schutzkörper und der
Baugruppe angeordneten und sowohl mit dem Schutzkörper als auch mit der Baugruppe in Kontakt stehenden Zwischenschicht. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Einkapseln elektrischer Bauelemente einer Baugruppe, welche die
Bauelemente und einen Träger umfasst, mit den
Verfahrensschritten: Befestigen der Bauelemente an
vorgegebenen Positionen an dem Träger, sodass die Bauelemente von dem Träger abragen, Herstellen eines Schutzkörpers mit Vertiefungen und Verbinden des Schutzkörpers mit der
Baugruppe, sodass die Vertiefungen den vorgegebenen
Positionen gegenüberliegen, die Bauelemente in die
Vertiefungen eintauchen und zwischen der Baugruppe und dem Schutzkörper ein Abstand verbleibt, in dem eine Zwischenschicht vorgesehen und sowohl mit dem Schutzkörper als auch mit der Baugruppe in Kontakt gebracht wird.
Das Abdichten von elektrische Bauelemente aufweisenden
Baugruppen gegenüber ihrer Umgebung, sodass ein Schutz vor Nässe, vor hohen Temperaturen und vor Schäden durch
Vibrationen geschaffen wird, ist aus dem Stand der Technik bekannt. Ein solcher Schutz wird z.B. durch einen elektrisch isolierenden Schutzkörper erreicht, der mit der Baugruppe verbunden wird und die Bauelemente abdeckt. Das Verfahren zum Aufbringen eines solchen Schutzkörpers auf die Baugruppe oder zum Einbringen der Baugruppe in einen solchen Schutzkörper wird als Potting oder Verkapselung bezeichnet.
Die elektrischen Bauelemente sind in der Regel mit einer Leiterplatte verlötet, z.B. über Durchkontaktierungen oder Oberflächenkontaktierungen . Bei der einfachsten Form des Potting-Verfahrens wird die Baugruppe in einer Gussform positioniert, die mit einem Harz ausgegossen wird, wodurch die Bauelemente vollständig von dem Harz umschlossen werden. Nach dem Aushärten des Harzes ist ein harter und
widerstandsfähiger Schutzkörper um die Bauelemente herum gebildet. Die Gussform kann ein Gehäuse bilden und dauerhaft mit dem Schutzkörper verbunden bleiben.
Bei anderen Potting-Verfahren wird die Gussform nach dem Aushärten des Harzes entfernt und kann für weitere Baugruppen verwendet werden. Als weitere Möglichkeit, elektrische
Bauelemente zu schützen, ist ein sogenanntes „Dip-Coating" oder Tauchbeschichten bekannt, bei dem die Baugruppe in ein Bad aus Harz getaucht wird, sodass eine dicke und harte Schutzschicht auf den Bauelementen erzeugt wird, die den Schutzkörper bildet und die Baugruppe vollständig umschließt.
Mit dem Potting-Verfahren gehen aber einige Schwierigkeiten einher, wie unerwünschte und auch schädliche Einflüsse auf die Bauelemente. Beispielsweise können unerwünschte Drücke und mechanische Spannungen auftreten, die durch den
Schrumpfungsprozess beim Aushärten des Harzes hervorgerufen werden. Auch können die Bauelemente durch hohe Temperaturen geschädigt werden, die durch exotherme Prozesse beim
Aushärten des Harzes auftreten. Ferner sind auf die
Bauelemente wirkende mechanische Spannungen schädlich, die durch ein unterschiedliches thermisches Ausdehnungsverhalten von Leiterplatte, Bauelementen und ausgehärtetem Harz
hervorgerufen werden. Ebenso können Veränderungen der
elektrischen Eigenschaften der Bauelemente auftreten, z.B. wenn Harz in Luftspalte von Transformatoren, Spulen oder anderen elektrischen Bauelementen eindringt, deren
Funktionalität von der magnetischen Permeabilität der
Luftspalte abhängt, da das Harz in der Regel eine andere Permeabilität als Luft aufweist. Veränderungen der
elektrischen Eigenschaften von Bauelementen können ferner durch die Schrumpfung des Harzes beim Aushärten oder durch thermische Ausdehnungen des Harzes im Betrieb auftreten, wenn die Bauelemente druckempfindlich sind. Druckempfindliche Bauelemente sind z.B. Schwingquarze, glasummantelte Reed- Relais sowie aus Eisenpulver hergestellte Spulenkerne.
Schließlich können die Bauelemente durch sich während des Aushärtens bildende chemische Nebenprodukte Schaden nehmen. Mechanische Spannungen führen insbesondere zu Schäden bei oberflächenmontierten Bauelementen (SMD-Bauelemente) , die aufgrund ihrer relativ schwachen Lötverbindung leichter von der Leiterplatte abgetrennt werden können. Weiterhin kann das Potting-Verfahren nicht eingesetzt werden, wenn die
Leiterplatte Kabel-Steckverbinder aufweist, da ein Eindringen des Harzes in die Steckverbinder bewegliche Teile derselben blockieren und somit die Funktion der Steckverbinder
beeinträchtigen könnte.
Die US 6 583 355 B2 beschreibt eine Leiterplatte, die in einem Gehäuse angeordnet ist und dort von einer Schutzhülle umschlossen wird. Zur Vermeidung von mechanischen Spannungen ist eine Blase in dem Gehäuse angeordnet, die nachgiebig gestaltet ist und von der Schutzhülle eingeschlossen wird. Beim Herstellen der Schutzhülle auftretende mechanische
Spannungen können durch die in der Schutzhülle positionierte Blase kompensiert werden.
Eine eingekapselte Schaltung wird ferner in der DE 42 24 122 AI beschrieben, wobei die Schaltung von einer Vergussmasse vollständig umschlossen ist. Zum Abbau von unerwünschten Spannungen, die beim Aushärten der Vergussmasse auftreten, ist ein Pufferelement innerhalb der Vergussmasse angeordnet.
Auch wenn mit den im Stand der Technik entwickelten
Kompensationsmitteln mechanische Spannungen vermindert werden, sind diese aber nicht ausgeschlossen. Insbesondere hat sich herausgestellt, dass diese Kompensationsmittel mechanische Spannungen nicht in einem ausreichenden Maße kompensieren können, sodass eine Beeinträchtigung der Gebrauchstauglichkeit der Bauelemente nicht sicher verhindert werden kann.
Teilweise gelöst werden diese Probleme durch ein Verfahren gemäß der US 6 035 524, wonach ein Schutzkörper, der
gleichzeitig einen Kühlkörper bildet, nicht durch Umgießen der bestückten Leiterplatte, sondern separat von dieser hergestellt wird. Der Schutzkörper weist den Bauelementen zugeordnete Vertiefungen auf und wird derart mit der
bestückten Leiterplatte verbunden, dass die Bauelemente in die Vertiefungen eintauchen. Ferner weist der Schutzkörper zu der Leiterplatte und den Bauelementen einen Abstand auf, der mit einer elektrisch isolierenden, gut wärmeleitenden und klebenden Zwischenschicht ausfüllt ist. Diese Zwischenschicht bildet eine thermische Kopplung zwischen den Bauelementen und dem Schutzkörper und besteht z.B. aus Mastix, Harz, Lack, Schmierstoff oder Gel.
Ein unterschiedliches thermisches Ausdehnungsverhalten von Schutzkörper und Leiterplatte bringt aber immer noch die Gefahr mit sich, dass an den Bauelementen lokale mechanische Spannungen auftreten, die zu einer Beschädigung oder
Beeinträchtigung der Funktionalität der Bauelemente führen können .
Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, eine Möglichkeit zur Einkapselung der die elektrischen Bauelemente
aufweisenden Baugruppe zu schaffen, wobei das Auftreten von mechanischen Spannungen im Bereich der Bauelemente aufgrund eines unterschiedlichen thermischen Ausdehnungsverhaltens von Träger und Schutzkörper vermieden oder zumindest reduziert werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung nach Anspruch 1 und mit einem Verfahren nach Anspruch 19 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen gegeben.
Die erfindungsgemäße elektrische Vorrichtung weist eine einen Träger und elektrische Bauelemente umfassende Baugruppe, wobei die Bauelemente an vorgegebenen Positionen an dem
Träger befestigt sind und von diesem abragen, einen mit der Baugruppe fest verbundenen, zu dieser einen Abstand
aufweisenden, die Bauelemente abdeckenden und mit
Vertiefungen versehenen Schutzkörper, wobei die Vertiefungen den vorgegebenen Positionen gegenüberliegend angeordnet sind, sodass die Bauelemente in die Vertiefungen eintauchen, und eine in dem Abstand zwischen dem Schutzkörper und der
Baugruppe angeordnete und sowohl mit dem Schutzkörper als auch mit der Baugruppe in Kontakt stehende Zwischenschicht auf, die elastisch ausgebildet ist.
Erfindungsgemäß ist in dem Abstand zwischen der Baugruppe und dem Schutzkörper eine elastisch ausgebildete Zwischenschicht vorgesehen, die sich elastisch verformt, wenn Kräfte in die Zwischenschicht eingeleitet werden. Die Zwischenschicht bildet somit einen Puffer für mechanische Spannungen, die aufgrund unterschiedlicher thermischer Ausdehnungen von
Baugruppe und Schutzkörper auftreten. Dabei dient die
Zwischenschicht gleichzeitig als Abstandhalter zwischen der Baugruppe und dem Schutzkörper, sodass ein direkter Kontakt von Träger und Schutzkörper verhindert wird. Beschädigungen und funktionelle Beeinträchtigungen der Bauelemente aufgrund eines unterschiedlichen thermischen Ausdehnungsverhaltens von Träger und Schutzkörper werden somit vermieden oder zumindest spürbar reduziert.
Die Bauelemente sind bevorzugt zueinander beabstandet auf dem Träger angeordnet. Vorzugsweise sind die Bauelemente auf derselben Seite des Trägers angeordnet. Insbesondere ragen die Bauelemente in derselben Richtung von dem Träger ab.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist der Träger plattenförmig oder zumindest bereichsweise plattenförmig ausgebildet. Insbesondere ist der Träger eine Leiterplatte, mit der die Bauelemente vorzugsweise elektrisch verbunden sind, beispielsweise durch Lötverbindungen.
Die Vertiefungen sind insbesondere den Bauelementen
zugeordnet. Eine dem Träger zugewandte und mit den
Vertiefungen versehene Vorderseite des Schutzkörpers folgt bevorzugt oder folgt bevorzugt zumindest näherungsweise einer durch den Träger und die Bauelemente gebildeten räumlichen Struktur. Insbesondere weisen die Vertiefungen dabei
derartige Abmessungen auf, dass wenigstens eines oder mehrere der oder die Bauelemente zu dem Schutzkörper einen Abstand, insbesondere einen umlaufenden Abstand aufweisen.
Vorzugsweise weist zumindest eines der oder weisen mehrere der oder die Bauelemente ferner einen stirnseitigen Abstand zu dem Schutzkörper auf. Somit ist sichergestellt, dass die Bauelemente nicht oder in einem lediglich geringfügigen
Ausmaß in direktem Kontakt mit dem Schutzkörper stehen. Auch hierdurch können von den Bauelementen mechanische Spannungen ferngehalten oder zumindest deutlich reduziert werden, die auf ein unterschiedliches Ausdehnungsverhaiten von Baugruppe und Schutzkörper zurückzuführen sind.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist der umlaufende Abstand zwischen einem der Bauelemente und dem Schutzkörper unterschiedlich zu dem umlaufenden Abstand zwischen einem anderen der Bauelemente und dem Schutzkörper. Ein größerer umlaufender Abstand zwischen einem der Bauelemente und dem Schutzkörper kann z.B. als Wärmebarriere genutzt werden, wenn möglichst wenig Wärme von diesem Bauelement an den
Schutzkörper abgegeben werden soll. Ferner kann der
stirnseitige Abstand zwischen einem der Bauelemente und dem Schutzkörper unterschiedlich zu dem stirnseitigen Abstand zwischen einem anderen der Bauelemente und dem Schutzkörper sein .
Bevorzugt füllt die Zwischenschicht den Abstand zwischen der Baugruppe und dem Schutzkörper zum Teil oder zumindest zum Teil aus. Insbesondere steht die Zwischenschicht in Kontakt mit dem Träger, mit dem Schutzkörper und vorzugsweise auch mit wenigstens einem oder mehreren der oder den Bauelementen. Das wenigstens eine oder die mit der Zwischenschicht in
Kontakt stehenden Bauelemente werden bevorzugt durch die Zwischenschicht fixiert und/oder stabilisiert und/oder gesichert und/oder zentriert. Somit ist ein Schutz des wenigstens einen oder der mit der Zwischenschicht in Kontakt stehenden Bauelemente vor lokalen mechanischen Spannungen erzielbar. Vorteilhaft ist die Zwischenschicht an der
Vorderseite des Schutzkörpers zumindest in Bereichen zwischen den Vertiefungen vorgesehen. Vorzugsweise erstreckt sich die Zwischenschicht in wenigstens eine oder mehrere der oder in die Vertiefungen hinein, insbesondere zumindest randseitig.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung erstreckt sich die Zwischenschicht in wenigstens einen oder mehrere der oder in die umlaufenen Abstände hinein. Bevorzugt erstreckt sich die Zwischenschicht in wenigstens einen oder mehrere der oder in die stirnseitigen Abstände hinein. Vorzugsweise ist
wenigstens eines der oder sind mehrere der oder die
Bauelemente über die Zwischenschicht mit dem Schutzkörper verbunden .
Die Zwischenschicht weist bevorzugt eine gute thermische Leitfähigkeit auf, sodass Wärme von wenigstens einem oder mehreren der Bauelemente oder von den Bauelementen und/oder von dem Träger in den Schutzkörper abgegeben werden kann. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung bildet der
Schutzkörper einen Kühlkörper oder ein thermisches
Koppelglied zu einem Kühlkörper. Somit kann unter Vermittlung der Zwischenschicht eine Kühlung der Baugruppe erfolgen.
Bei Bauelementen, die viel Wärme produzieren, wie z.B.
Leistungstransistoren, kann die thermische Kopplung über die Zwischenschicht aber Probleme bereiten. Diese Bauelemente können im Betrieb überhitzen, wenn nicht genug Wärme
abgeführt wird. Ferner können diese Bauelemente den
Schutzkörper zumindest bereichsweise derart aufheizen, dass andere Bauelemente thermisch überlastet werden. Auch ist nicht auszuschließen, dass das Material der Zwischenschicht in das Innere von Steckverbindern hineinkriecht und so bewegliche Teile desselben blockiert. Bevorzugt ist somit wenigstens eine der Vertiefungen, in welche zumindest eines der Bauelemente eintaucht, frei oder im Wesentlichen frei von der Zwischenschicht. Hierdurch wird erreicht, dass das zumindest eine in diese Vertiefung
eintauchende Bauelement nicht mit der Zwischenschicht in Berührung steht. Bevorzugt steht wenigstens eines oder stehen mehrere der Bauelemente somit nicht mit der Zwischenschicht in Kontakt. Die bei einigen Bauelementen mit der
Zwischenschicht oder mit dem Material der Zwischenschicht verbundenen Nachteile können hierdurch vermieden werden.
Ferner ist diese wenigstens eine Vertiefung bevorzugt derart groß dimensioniert, dass das in diese Vertiefung eintauchende Bauelement im allseitigen Abstand zu dem Schutzkörper
positioniert ist. Hierdurch kann, wie oben bereits
angesprochen, eine Wärmebarriere zu dem Schutzkörper gebildet werden .
Gleichwohl ist vorzugsweise wenigstens eine (andere) der Vertiefungen, in welche zumindest eines (ein anderes) der Bauelemente eintaucht, mit der Zwischenschicht versehen.
Insbesondere steht in diesem Fall das zumindest eine (andere) Bauelement in Kontakt mit der Zwischenschicht. Somit ist es je nach Beschaffenheit der Bauelemente möglich, Vorteile der Zwischenschicht zu nutzen und Nachteile der Zwischenschicht zu vermeiden. Die Zwischenschicht muss somit nicht
vollflächig zwischen der Baugruppe und dem Schutzkörper ausgebildet sein. Insbesondere ist es ausreichend, die
Zwischenschicht an mehreren, voneinander beabstandeten Orten vorzusehen . Ferner besteht das Problem, dass einige Bauelemente, wie z.B. Elektrolyt-Kondensatoren, Lüftungslöcher aufweisen, die durch das Material der Zwischenschicht verstopft werden können. Bei hoher Belastung dieser Bauelemente können in diesen gebildete Gase dann nicht mehr nach außen abgeführt werden, was zur Zerstörung der Bauelemente führen kann. Bevorzugt ist somit zwischen wenigstens einem der Bauelemente und dem Träger ein Freiraum vorgesehen, der frei von der Zwischenschicht ist. Handelt es sich bei dem Bauelement um einen Elektrolyt- Kondensator, der auf seiner dem Träger zugewandten Seite ein Lüftungsloch aufweist, so kann in den Freiraum Gas abgegeben werden .
Ergänzend oder alternativ ist bevorzugt zwischen wenigstens einem der Bauelemente und dem Boden der zugehörigen
Vertiefung ein stirnseitiger Freiraum vorgesehen, wobei der Boden der Vertiefung frei von der Zwischenschicht ist.
Handelt es sich bei dem Bauelement um einen Elektrolyt- Kondensator, der auf seiner dem Träger abgewandten Seite ein Lüftungsloch aufweist, so kann in den stirnseitigen Freiraum Gas abgegeben werden.
Wie oben bereits angesprochen, folgt die dem Träger
zugewandte und mit den Vertiefungen versehene Vorderseite des Schutzkörpers bevorzugt der durch den Träger und die
Bauelemente gebildeten räumlichen Struktur zumindest
näherungsweise. Insbesondere bilden die Bauelemente auf dem Träger Erhebungen, zu denen der Schutzkörper in
komplementärer Weise die Vertiefungen aufweist. Zur
Gewährleistung einer vollständigen Einkapselung der Bauelemente ist der Schutzkörper somit an die Gestalt der Baugruppe angepasst.
Vorzugsweise folgen die Umfangskonturen der Vertiefungen zumindest näherungsweise den Umfangskonturen der Bauelemente. Bevorzugt ist wenigstens eine der oder sind mehrere der oder die Vertiefungen derart dimensioniert, dass ein allseitiger Abstand zwischen wenigstens einem oder mehreren der oder den Bauelementen und dem Schutzkörper verbleibt. Der Schutzkörper ist vorzugsweise unterschiedlich weit von den Bauelementen beabstandet. Die Vertiefungen sind insbesondere in
Abhängigkeit von der Größe der Bauelemente dimensioniert. Vorzugsweise sind die Vertiefungen in dem Schutzkörper hinsichtlich ihrer Dimensionierung auch an die Funktion und/oder an die Wärmeentwicklung der Bauelemente angepasst. Bei einem Bauelement mit größerer Wärmeentwicklung kann beispielsweise die zugehörige Vertiefung größer gewählt werden, sodass ein größerer Raum oder Abstand zu dem
Schutzkörper entsteht.
Die Bauelemente ragen bevorzugt senkrecht oder im
Wesentlichen senkrecht vom Träger ab. Die Vertiefungen verlaufen vorzugsweise gerade oder im Wesentlichen gerade. Somit ist ein einfaches Einbringen der Bauelemente in die Vertiefungen möglich. Bevorzugt erstrecken sich die die
Vertiefungen oder einige der Vertiefungen begrenzenden, umlaufenden Wandungen senkrecht oder im Wesentlichen
senkrecht zum Träger.
Die Vertiefungen weisen insbesondere einen Abstand zueinander auf. Bevorzugt ist in jeder der Vertiefungen eines oder wenigstens eines der Bauelemente angeordnet. Ferner ist es möglich, dass in wenigstens einer der Vertiefungen zwei oder mehrere Bauelemente angeordnet sind. Dies ist vorteilhaft, wenn diese zwei oder mehreren Bauelemente relativ eng
nebeneinander an dem Träger angeordnet sind. Die Vertiefung kann dann unterschiedliche Tiefen aufweisen, die an das jeweilige Bauelement angepasst sind.
Die zwischen den Vertiefungen liegenden Bereiche der
Vorderseite des Schutzkörpers sind vorzugsweise dem Verlauf des Trägers angepasst. Insbesondere liegen die zwischen den Vertiefungen liegenden Bereiche der Vorderseite des
Schutzkörpers auf einer Ebene.
Die Zwischenschicht füllt bevorzugt zum Teil oder zumindest zum Teil den Abstand zwischen dem Schutzkörper und dem Träger aus und steht vorzugsweise sowohl mit dem Schutzkörper als auch mit dem Träger in Kontakt. Bevorzugt füllt in wenigstens einer der Vertiefungen die Zwischenschicht zusätzlich zum Teil oder zumindest zum Teil den Abstand zwischen dem
Schutzkörper und dem dieser Vertiefung zugeordneten
Bauelement aus. Vorzugsweise steht die Zwischenschicht dabei in Kontakt mit dem Bauelement und dem Schutzkörper. Somit steht die Zwischenschicht bevorzugt in Kontakt mit dem
Träger, dem Schutzkörper und dem Bauelement.
Die Zwischenschicht stellt bevorzugt den Abstand zwischen der Baugruppe und dem Schutzkörper sicher und dient somit als Abstandshalter. Vorzugsweise ist die Zwischenschicht nur in den Bereichen angeordnet ist, in denen es zweckdienlich ist. Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung kann auch nur ein Teil des Abstands zwischen dem Schutzkörper und dem Träger und/oder den Bauelementen mit der Zwischenschicht ausgefüllt sein, vorzugsweise nur soweit, wie es für die Gewährleistung des Abstandes zwischen der Baugruppe und dem Schutzkörper und/oder einer gewünschten Wärmeübertragung zwischen der Baugruppe und dem Schutzkörper und/oder einer gewünschten Abdichtung der Bauelemente nach außen förderlich ist. Somit kann genügend Raum für die Bauelemente zur Verfügung gestellt werden. Insbesondere benötigt nicht jede Art von Bauelement den gleichen Abstand zur Schutzhülle.
Bevorzugt sind die Bauelemente durch den Träger, den
Schutzkörper und die Zwischenschicht eingekapselt und
vorzugsweise auch nach außen abgedichtet. Da der Schutzkörper bevorzugt an die durch den Träger und die Bauelemente
gebildete, räumliche Struktur angepasst ist und die
Zwischenschicht neben der elastischen Pufferfunktion
vorzugsweise auch die Dichtfunktion übernimmt, ist diese Einkapselung und Abdichtung nach außen relativ einfach möglich .
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist ein rückseitiger Schutzkörper vorgesehen, wobei die Schutzkörper durch
wenigstens ein mechanisches Befestigungsmittel, wie z.B. eine Schraube, fest miteinander verbunden sind. Die Baugruppe ist insbesondere zwischen den Schutzkörpern angeordnet. Ferner kann zwischen dem rückseitiger Schutzkörper und der Baugruppe eine elastische Schicht vorgesehen sein.
Der Schutzkörper ist bevorzugt durch wenigstens ein
Befestigungsmittel an dem Träger befestigt. Das Befestigungsmittel kann z.B. durch die Zwischenschicht gebildet sein oder diese umfassen. Vorzugsweise ist der
Schutzkörper mittels der Zwischenschicht an der Baugruppe befestigt. Insbesondere ist der Schutzkörper mittels der Zwischenschicht an dem Träger und/oder an wenigstens einem oder mehreren der oder den Bauelementen befestigt. Bevorzugt ist der Schutzkörper mittels der Zwischenschicht mit der Baugruppe verklebt. Insbesondere ist der Schutzkörper mittels der Zwischenschicht mit dem Träger und/oder mit wenigstens einem oder mehreren der oder den Bauelementen verklebt. Die Zwischenschicht weist hierfür vorzugsweise adhäsive
Eigenschaften auf. Mit einer derartigen Zwischenschicht lässt sich auf einfache Weise die Einkapselung der Bauelemente erzielen, da zusätzliche Befestigungsmittel nicht zwingend erforderlich sind. Ergänzend oder alternativ kann der
Schutzkörper an der Baugruppe durch wenigstens ein
mechanisches Befestigungsmittel, wie z.B. eine Schraube, befestigt sein. Insbesondere kann der Schutzkörper ergänzend oder alternativ an dem Träger und/oder an wenigstens einem oder mehreren der oder den Bauelementen durch das wenigstens eine mechanische Befestigungsmittel befestigt sein. Das oder die Befestigungsmittel dienen vorzugsweise ferner als
Abstandhalter, insbesondere zur Wahrung des Abstands zwischen der Baugruppe und dem Schutzkörper.
Die Zwischenschicht ist z.B. durch ein Elastomer gebildet. Insbesondere ist die Zwischenschicht durch ein
Silikonelastomer oder durch ein silikonbasiertes Elastomer gebildet. Mit einem derartigen Elastomer ist ein Verkleben des Schutzkörpers mit der Baugruppe möglich. Alternativ kann auch ein Gummi als Elastomer verwendet werden. In diesem Fall wird vorzugsweise das wenigstens eine mechanische Befestigungsmittel eingesetzt. Die Zwischenschicht ist bevorzugt elektrisch isolierend. Insbesondere ist der Träger und/oder die Baugruppe mittels der Zwischenschicht elektrisch von dem Schutzkörper isoliert. Ferner ist die Zwischenschicht bevorzugt wärmeleitend. Insbesondere ist der Träger und/oder die Baugruppe mittels der Zwischenschicht thermisch mit dem Schutzkörper gekoppelt.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung steht der Boden wenigstens einer der Vertiefungen im wärmeleitenden Kontakt mit dem in dieser Vertiefung angeordneten Bauelement. Somit ist eine direkte Kühlung dieses Bauelements durch den
Schutzkörper möglich. Diese Ausgestaltung ist für Bauelemente mit einer stärkeren Wärmeentwicklung sinnvoll.
Bevorzugt ist die durch die Baugruppe und den Schutzkörper gebildete Anordnung ganz oder zumindest teilweise von einer Ummantelung umgeben. Die Ummantelung bietet einen
zusätzlichen Schutz der Bauelemente, beispielsweise vor
Feuchtigkeit und/oder vor von außen eingebrachten
Vibrationen. Somit ist ein Einsatz der elektrischen
Vorrichtung auch bei äußert widrigen Witterungs- und
Umweltbedingungen möglich. Die Ummantelung wird vorzugsweise im Gießverfahren aus einer Vergussmasse hergestellt, die insbesondere nach dem Gießen aushärtet. Somit ist die
Anordnung bevorzugt ganz oder zumindest teilweise von der Ummantelung umgössen.
Sofern der Begriff „Vergussmasse" verwendet wird, handelt es sich vorzugsweise um eine Masse, die während des Gießens flüssig ist und anschließend aushärtet oder ausgehärtet wird. Die ausgehärtete Vergussmasse bildet bevorzugt ein festes und/oder im Wesentlichen festes und/oder formstabiles
und/oder im Wesentlichen formstabiles Material. Als
Vergussmasse kann beispielsweise ein Polyurethan oder ein Epoxydharz verwendet werden. Abhängig vom Anwendungsfall kann als Vergussmasse z.B. aber auch ein Polyamidimid, ein Metall oder ein anderes Material verwendet werden.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist die durch die Baugruppe und den Schutzkörper gebildete Anordnung in einen Behälter eingebracht.
Bevorzugt weist der Schutzkörper eine in eine der
Vertiefungen einmündende, durchgehende Öffnung auf, in welche insbesondere ein Kühlkörper eingebracht ist, der in
wärmeleitendem Kontakt mit dem in dieser Vertiefung
angeordneten Bauelement steht. Dies ist für ein Bauelement mit einer großen Wärmeentwicklung sinnvoll, wie z.B. einem Leistungstransistor oder einer Leistungstransistoranordnung, insbesondere wenn die von dem Bauelement produzierte Wärme nicht in den Schutzkörper eingeleitet werden soll. Bevorzugt erstreckt sich in die durchgehende Öffnung ein Vorsprung des Behälters hinein, der insbesondere in wärmeleitendem Kontakt mit dem Bauelement steht, sodass der Vorsprung den Kühlkörper bildet. Der Kühlkörper ist vorzugsweise metallisch.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist die Anordnung im Abstand oder zumindest bereichsweise im Abstand zu Wänden des Behälters angeordnet und ganz oder zumindest teilweise von der Ummantelung umgeben, die zwischen der Anordnung und den Wänden des Behälters vorgesehen ist. Die Ummantelung wird vorzugsweise durch Ausgießen des Abstands zwischen der
Anordnung und den Wänden des Behälters mit der Vergussmasse hergestellt .
Der Behälter bildet bevorzugt ein Gehäuse, welches
insbesondere einen zusätzlichen Schutz für die Bauelemente bietet. Beispielsweise ist über den Behälter eine elektrische Abschirmung der Bauelemente realisierbar. Der Behälter besteht z.B. aus Kunststoff oder Metall, insbesondere aus Aluminium oder Stahl, wie z.B. Edelstahl.
Der Begriff „elektrische Bauelemente" umfasst auch
elektronische Bauelemente. Ferner kann ein elektrisches Bauelement ein oder mehrere elektrische und/oder
elektronische Bauteile umfassen.
Der Schutzkörper ist vorzugsweise ein fester oder im
Wesentlichen fester Körper. Beispielsweise besteht der
Schutzkörper aus einem Epoxydharz, aus Polyamidimid oder aus Metall, wie z.B. Aluminium.
Bevorzugt ist die elektrische Vorrichtung und/oder die aus dem Träger und den Bauelementen gebildete Anordnung an oder in einem Rotor einer Windkraftanlage angeordnet und bildet vorzugsweise eine Steuerung oder zumindest einen Teil einer Steuerung eines Blattwinkelverstellantriebs , mittels welchem ein oder wenigstens ein Rotorblatt des Rotors relativ zu einer Rotornabe des Rotors gedreht werden kann, an welcher das Rotorblatt drehbar gelagert ist. Der
Blattwinkelverstellantrieb umfasst insbesondere einen oder wenigstens einen Elektromotor, mit welchem die elektrische Vorrichtung und/oder die Anordnung bevorzugt elektrisch gekoppelt ist. Vorzugsweise ist die elektrische Vorrichtung und/oder die Anordnung an dem Elektromotor befestigt.
Bevorzugt umfasst die elektrische Vorrichtung und/oder die Anordnung einen oder wenigstens einen mit dem Elektromotor elektrisch verbundenen Umrichter, der zumindest eines oder mehrere der oder die Bauelemente aufweist.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Einkapseln elektrischer Bauelemente einer Baugruppe, welche die
Bauelemente und einen Träger umfasst, mit den
Verfahrensschritten :
- Befestigen der Bauelemente an vorgegebenen Positionen an dem Träger, sodass die Bauelemente von dem Träger abragen,
- Herstellen eines Schutzkörpers mit Vertiefungen,
- Verbinden des Schutzkörpers mit der Baugruppe, sodass die Vertiefungen den vorgegebenen Positionen gegenüberliegen, die Bauelemente in die Vertiefungen eintauchen und zwischen der Baugruppe und dem Schutzkörper ein Abstand verbleibt, in dem eine Zwischenschicht vorgesehen und sowohl mit dem
Schutzkörper als auch mit der Baugruppe in Kontakt gebracht wird, wobei die Zwischenschicht elastisch ausgebildet wird.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird insbesondere durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellt, sodass dieses gemäß allen im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erläuterten Ausgestaltungen weitergebildet sein kann. Ferner kann die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß allen im
Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erläuterten Ausgestaltungen weitergebildet sein. Der Schutzkörpers wird bevorzugt separat von der Baugruppe hergestellt, insbesondere bevor diese mit dem Schutzkörper verbunden wird.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung wird die
Zwischenschicht zwischen dem Schutzkörper und den
Bauelementen und/oder dem Träger vorgesehen. Vor dem
Verbinden des Schutzkörpers mit der Baugruppe wird die
Zwischenschicht vorzugsweise auf den Schutzkörper
aufgetragen. Bevorzugt wird der Schutzkörper anschließend mit der Zwischenschicht auf die Baugruppe aufgesetzt oder die Baugruppe wird auf die Zwischenschicht aufgesetzt.
Vorzugsweise wird der Abstand zwischen dem Schutzkörper und der Baugruppe durch die Zwischenschicht gewahrt, die somit einen Abstandshalter bildet.
Gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung wird die
Zwischenschicht in wenigstens einem Bereich auf den
Schutzkörper aufgetragen. Bevorzugt wird die Zwischenschicht auf einer Vorderseite des Schutzkörpers in Bereichen zwischen den Vertiefungen aufgetragen und vorzugsweise in wenigstens eine der Vertiefungen zumindest randseitig eingebracht.
Die Vertiefungen sind bevorzugt den Bauelementen zugeordnet. Insbesondere werden die Vertiefungen in dem Schutzkörper an Positionen vorgesehen, die den vorgegebenen Positionen zugeordnet sind. Bevorzugt wird der Schutzkörper an die durch den Träger und die Bauelemente gebildete räumliche Struktur angepasst oder zumindest näherungsweise angepasst,
vorzugsweise in komplementärer Weise. Somit können die Bauelemente beim Verbinden der Baugruppe mit dem Schutzkörper in die Vertiefungen eintauchen. Vorteilhaft wird der
Schutzkörper durch Gießen, Pressen, Spanen, Fräsen oder dergleichen hergestellt.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung werden die
Bauelemente durch das Verbinden oder Zusammenführen des Schutzkörpers mit der Baugruppe eingekapselt und vorzugsweise ferner nach außen abgedichtet. Insbesondere wird dabei die Zwischenschicht in Kontakt mit dem Träger gebracht.
Vorzugsweise wird die Zwischenschicht ferner mit wenigstens einem oder mehreren der oder den Bauelementen in Kontakt gebracht. Ergänzend oder alternativ wird die Zwischenschicht mit wenigstens einem oder mehreren (anderen) der Bauelemente vorzugsweise nicht in Kontakt gebracht.
Bevorzugt wird die Zwischenschicht in wenigstens einem
Bereich oder in mehreren Bereichen in dem Abstand zwischen dem Schutzkörper und der Baugruppe vorgesehen. Vorzugsweise wird die Zwischenschicht, insbesondere im Bereich der
Bauelemente, in Kontakt mit dem Schutzkörper und dem Träger und vorzugsweise auch mit wenigstens einem oder mehreren der oder den Bauelementen gebracht. Übergänge zwischen den
Bereichen können nahtlos oder mit Unterbrechungen versehen sein .
Bevorzugt wird die aus der Baugruppe und dem mit dieser verbundenen Schutzkörper gebildete Anordnung mit einer
Ummantelung versehen, welche die Anordnung ganz oder
zumindest teilweise umgibt und vorzugsweise nach außen abdichtet. Insbesondere wird die aus der Baugruppe und dem mit dieser verbundenen Schutzkörper gebildete Anordnung ganz oder zumindest teilweise mit einer Vergussmasse umgössen, die vorzugsweise nach ihrem Aushärten die Ummantelung bildet. Die Vergussmasse tritt insbesondere nicht in Kontakt mit den elektrischen Bauelementen, sodass keine Beschädigungen oder funktionellen Beeinträchtigungen der Bauelemente durch die Vergussmasse auftreten können.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung wird die aus der Baugruppe und dem mit dieser verbundenen Schutzkörper gebildete Anordnung in einen Behälter eingebracht und
bevorzugt durch wenigstens ein Befestigungsmittel mit dem Behälter verbunden. Das Befestigungsmittel umfasst
beispielsweise einen Klebstoff und/oder ein mechanisches Befestigungsmittel, wie z.B. eine Schraube.
Die Anordnung wird bevorzugt im Abstand oder zumindest bereichsweise im Abstand zu Wänden des Behälters angeordnet. Das wenigstens eine Befestigungsmittel dient vorzugsweise auch als Abstandshalter. Insbesondere wird der Abstand zwischen der Anordnung und den Wänden des Behälters mit der Vergussmasse ausgegossen. Somit wird die Anordnung
vollständig oder zumindest teilweise von der Vergussmasse eingeschlossen, die nach ihrem Aushärten die Ummantelung bildet. Der Behälter bildet bevorzugt eine Gussform.
Insbesondere bildet der Behälter ein Gehäuse.
Gemäß einer ersten Variante der Erfindung verbleibt die mit der Ummantelung versehene Anordnung in dem Behälter. Gemäß einer zweiten Variante der Erfindung wird die mit der Ummantelung versehene Anordnung aus dem Behälter entfernt. Anschließend wird die mit der Ummantelung versehene Anordnung vorzugsweise in ein Gehäuse eingebaut, welches insbesondere zusätzlich zu dem Behälter vorgesehen ist.
Das Gehäuse, unabhängig davon, ob es durch den Behälter gebildet oder zusätzlich zu diesem vorgesehen ist, dient insbesondere zur besseren Abschirmung der Baugruppe gegenüber seiner Umgebung und bietet somit einen zusätzlichen Schutz.
Gemäß einer Alternative wird eine die durch den Träger und die Bauelemente gebildete räumliche Struktur nachbildende oder zumindest näherungsweise nachbildende Maske hergestellt und der Schutzkörper unter Verwendung der Maske gefertigt. Bevorzugt wird die Maske in einer Gussform angeordnet und vorzugsweise durch wenigstens ein Befestigungsmittel mit der Gussform verbunden. Das Befestigungsmittel ist insbesondere lösbar und umfasst beispielsweise ein mechanisches
Befestigungsmittel, wie z.B. eine Schraube. Die Maske stellt insbesondere einen oder annähernd einen Positivabdruck des Trägers mit den Bauelementen dar. Bevorzugt wird die Maske im Abstand oder zumindest bereichsweise im Abstand zu Wänden der Gussform angeordnet, wobei das wenigstens eine
Befestigungsmittel vorzugsweise auch als Abstandshalter dient .
Nach dem Anordnen der Maske in der Gussform wird diese bevorzugt mit einer Vergussmasse ausgegossen, die
anschließend aushärtet. Nach dem Aushärten der Vergussmasse wird die Maske aus der Gussform entfernt, wobei die ausgehärtete Vergussmasse den Schutzkörper bildet. Ferner kann der Schutzkörper aus der Gussform entfernt werden.
Bevorzugt bildet die Gussform aber ein Gehäuse, sodass der Schutzkörper in der Gussform verbleiben kann.
Anschließend wird die Zwischenschicht auf den Schutzkörper und/oder die Baugruppe aufgebracht und die Baugruppe mit dem Schutzkörper und/oder dem Gehäuse verbunden. Insbesondere wird die Baugruppe dazu in das Gehäuse eingebracht.
Vorzugsweise wird die Baugruppe auf die Zwischenschicht aufgebracht und mit dem Schutzkörper verbunden, sodass die Bauelemente in die Vertiefungen eintauchen und die
Zwischenschicht in Kontakt mit dem Träger gebracht wird.
Bildet die Gussform ein Gehäuse, so wird diese mit der durch die Baugruppe und den Schutzkörper gebildeten Anordnung insbesondere fest verbunden.
Das Verfahren unter Zuhilfenahme der Maske gewährleist, dass keine Beschädigungen oder funktionellen Beeinträchtigungen der Bauelemente hervorgerufen werden, die auf die
Vergussmasse zurückzuführen sind. Beim Ausgießen der Gussform wird durch die Vergussmasse lediglich die Maske umschlossen, die Spannungen beim Aushärten der Vergussmasse ausgesetzt werden darf.
Zum Herstellen der Maske kann z.B. die durch den Träger und die Bauelemente gebildete räumliche Struktur abgetastet werden. Auf Basis der durch die Abtastung gewonnenen
Informationen kann dann die Maske gefertigt werden. Ist aber bereits ein Negativabdruck der Baugruppe, wie z.B. ein
Schutzkörper, vorhanden, so kann dieser in eine Gussform eingesetzt werden, wonach die Maske durch Einbringen einer Vergussmasse in die Gussform hergestellt wird.
Die aus der Baugruppe und dem mit dieser verbundenen
Schutzkörper gebildete Anordnung wird bevorzugt an oder in einen Rotor einer Windkraftanlage montiert. Vorzugsweise ist die Anordnung dabei von der Ummantelung umgeben und/oder in dem Gehäuse angeordnet. Insbesondere wird die Baugruppe elektrisch mit einem an oder in dem Rotor angeordneten
Blattwinkelverstellantrieb gekoppelt, mittels welchem bevorzugt ein Rotorblatt des Rotors relativ zu einer
Rotornabe des Rotors gedreht wird, an welcher das Rotorblatt drehbar gelagert ist oder wird. Vorzugsweise wird die
Anordnung auch mechanisch mit einem Motor des
Blattwinkelverstellantriebs gekoppelt .
Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter
Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnung
erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer
Baugruppe mit einem Träger und darauf angeordneten elektrischen Bauelementen,
Fig. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht der
Baugruppe nach Fig. 1 und eines an die räumliche Struktur der Baugruppe angepassten Schutzkörpers,
Fig. 3 die Ansicht nach Fig. 2 mit einer bereichsweise auf den Schutzkörper aufgetragenen Zwischenschicht, Fig. 4 die Ansicht nach Fig. 3, wobei die Baugruppe mit dem mit der Zwischenschicht beschichteten Schutzkörper zu einer Anordnung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung verbunden ist,
Fig. 5 eine teilweise geschnittene Seitenansicht der
Anordnung nach Fig. 4 in einem in ein Gehäuse eingebrachten Zustand,
Fig. 6 die Ansicht nach Fig. 5, wobei das Gehäuse mit
einer Vergussmasse ausgegossen wird, eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Anordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 8 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer in einem Gehäuse angeordneten Maske,
Fig. 9 die Ansicht nach Fig. 8, wobei das Gehäuse mit
einer Vergussmasse ausgegossen wird und
Fig. 10 die Ansicht nach Fig. 9, wobei die Maske durch eine
Baugruppe gemäß Fig. 1 ersetzt worden ist.
Aus den Fig. 1 bis 6 ist ein Verfahren zum Einkapseln
elektrischer Bauelemente gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ersichtlich. Eine Baugruppe 1 umfasst einen Träger 2 in Form einer Leiterplatte mit darauf angeordneten elektrischen Bauelementen 3 bis 8. Die einzelnen Bauelemente sind beabstandet zueinander auf der Leiterplatte 2 angeordnet und veranschaulichen die Verschiedenartigkeit von elektrischen Bauelementen, die auf der Leiterplatte verbaut werden können. Das Bauelement 3 stellt einen Transformator mit Luftschlitzen 9 dar, die vorzugsweise frei von
Fremdmaterial bleiben sollen. Das Bauelement 4 ist ein
Steckverbinder. Das Bauelement 5 ist ein Elektrolyt- Kondensator, der beabstandet zu der Leiterplatte 2 angeordnet ist, sodass ein Freiraum 10 zwischen dem Kondensator 5 und der Leiterplatte 2 vorgesehen ist. Der Kondensator 5 ist an der Leiterplatte 2 mit Anschlussdrähten befestigt und weist in deren Bereich vorzugsweise ein Lüftungsloch auf. Das
Bauelement 6 ist eine Diode mit einem Glasgehäuse, welches lediglich geringen mechanischen Belastungen ausgesetzt werden darf. Das Bauelement 7 ist eine SMD-Karte . Ferner bildet das Bauelement 8 eine Transistoranordnung, insbesondere ein IGBT- Modul, die über eine Oberfläche 11 gekühlt werden kann.
Wenn nachfolgend von „dem" Bauelement oder „den" Bauelementen gesprochen wird, bezieht sich das Gesagte bevorzugt auf jedes der zuvor beschriebenen Bauelemente 3 bis 8, es sei denn, es wird explizit auf ein bestimmtes Bauelement hingewiesen.
Zum Schutz der Bauelemente gegenüber Umwelteinflüssen wird ein Schutzkörper 12 mit dem Träger 2 verbunden, sodass die Bauelemente zwischen dem Träger 2 und dem Schutzkörper 12 eingekapselt und dadurch geschützt werden. Der Schutzkörper
12 wird derart mit dem Träger 2 verbunden, dass ein Abstand
13 zwischen dem Träger 2 dem Schutzkörper 12 verbleibt.
Ferner werden umlaufende Abstände 14 und stirnseitige
Abstände 37 zwischen den Bauelementen und dem Schutzkörper 12 vorgesehen. Somit berührt der Schutzkörper 12 weder den
Träger 2 noch die Bauelemente direkt.
Der Schutzkörper 12 ist an eine durch den Träger 2 und die Bauelemente gebildete räumliche Struktur der Baugruppe 1 angepasst. Insbesondere weist der Schutzkörper 12
Vertiefungen 15 bis 19 auf, die annähernd den Größen und Formen der Bauelemente entsprechen. Insbesondere dient die Vertiefung 15 zur Aufnahme des Bauelements 3, die Vertiefung 16 zur Aufnahme des Bauelements 4, die Vertiefung 17 zur Aufnahme des Bauelements 5 und die Vertiefung 19 zur Aufnahme des Bauelements 8. Ferner dient die Vertiefung 18 zur
Aufnahme der Bauelemente 6 und 7, sodass die Vertiefung 18 eine gemeinsame Vertiefung für die Bauelemente 6 und 7 bildet. Jede der Vertiefungen ist größer als das jeweils zugehörige Bauelement oder die jeweils zugehörigen
Bauelemente ausgebildet.
In dem Abstand 13 zwischen dem Schutzkörper 12 und dem Träger 2 sowie in den Vertiefungen 15, 17 und 18, und zwar zwischen dem Schutzkörper 12 und den Bauelementen 3, 5, 6 und 7, ist eine elastische Zwischenschicht 24 vorgesehen, mittels welcher die Baugruppe 1 mit dem Schutzkörper 12 verbunden ist. Hingegen sind die Vertiefungen 16 und 19 frei oder im Wesentlichen frei von der Zwischenschicht 24. Ferner ist der Boden der Vertiefung 17 frei von der Zwischenschicht 24. Auch ist die Vertiefung 15 im Bereich der Luftschlitze 9 frei von der Zwischenschicht 24. Somit ist der Abstand zwischen der Baugruppe 1 und dem Schutzkörper 12 lediglich bereichsweise mit der Zwischenschicht 24 ausgefüllt, die unter anderem als Abstandhalter zwischen der Baugruppe 1 und dem Schutzkörper 12 dient.
Wie oben bereits angesprochen, sind einige der Vertiefungen frei oder zumindest bereichsweise frei von der
Zwischenschicht 24. Der zwischen dem Bauelement 4 und dem Schutzkörper 12 eingeschlossene Raum 21 in der Vertiefung 16 ist frei oder im Wesentlichen frei von der Zwischenschicht 24, sodass kein Material der Zwischenschicht in den
Steckverbinder 4 eindringen und bewegliche Teile desselben blockieren kann. Der zwischen dem Bauelement 5 und dem
Schutzkörper 12 eingeschlossene Raum 22 in der Vertiefung 17 ist frei oder im Wesentlichen frei von der Zwischenschicht 24, sodass diese ein in dem Kondensator 5 stirnseitig
vorgesehenes Lüftungsloch nicht verstopfen kann. Der zwischen dem Bauelement 8 und dem Schutzkörper 12 eingeschlossene Raum 23 in der Vertiefung 19 ist frei oder im Wesentlichen frei von der Zwischenschicht 24, sodass diese keine Wärmebrücke zwischen dem Bauelement 8 und dem Schutzkörper 12 bilden kann. Ferner ist in der Vertiefung 19 der umlaufende Abstand 14 im Vergleich zu den anderen Vertiefungen zum Schaffen einer Wärmebarriere größer ausgebildet, sodass von dem
Bauelement 8 abgegebene Wärme in einem möglichst geringen Umfang in den Schutzkörper 12 eingeleitet wird.
Die Zwischenschicht 24 ist somit nur bereichsweise zwischen der Baugruppe 1 und dem Schutzkörper 12 angeordnet.
Insbesondere sind einige Vertiefungen frei oder zumindest bereichsweise frei von der Zwischenschicht 24, wenn es für die Funktionsfähigkeit der in diesen Vertiefungen
angeordneten Bauelemente zweckdienlich ist. Der an die durch den Träger 2 und die Bauelemente gebildete räumliche Struktur angepasste Schutzkörper 12 wird in einem Vorverfahren hergestellt. Beispielsweise kann der
Schutzkörper 12 durch Gießen, Spanen, Pressen, Fräsen
und/oder andere formbildende Prozesse hergestellt werden. Der Schutzkörpers 12 wird somit separat von der Baugruppe 1 hergestellt, und zwar bevor diese mit dem Schutzkörper 12 verbunden wird.
Die aus der Baugruppe 1 und dem mit dieser verbundenen
Schutzkörper 12 gebildete Anordnung 20 wird in ein Gehäuse 25 eingesetzt, wobei zwischen der Anordnung 20 und den Wänden des Gehäuses 25 bereichsweise ein Abstand 30 verbleibt. Ein Vorsprung 27 des Gehäuses 25 erstreckt sich durch eine durchgehende Öffnung 28 in dem Schutzkörper 12 hindurch, die in die Vertiefung 19 übergeht. Der Vorsprung 27 liegt an der Oberfläche 11 des Bauelements 8 an und dient als Kühlkörper für das Bauelement 8. Ferner ist die Baugruppe 1 und somit auch die Anordnung 20 durch mechanische Befestigungsmittel 26, hier in Form von Schrauben, mit dem Vorsprung 27 und somit auch mit dem Gehäuse 25 fest verbunden.
Ergänzend oder alternativ zu den mechanischen
Befestigungsmitteln 26 kann die Anordnung 20 auch durch einen Klebstoff 29 an dem Gehäuse 25 befestigt sein. Der zwischen der Anordnung 20 und den Wänden des Gehäuses 25 gebildete Abstand oder Spalt 30 wird mit einer Vergussmasse 31
ausgefüllt, wobei auch die dem Schutzkörper 12 abgewandte Seite des Trägers 2 von der Vergussmasse 31 bedeckt wird. Nach dem Aushärten der Vergussmasse 31 ist die Anordnung 20 in der Vergussmasse dauerhaft eingekapselt. Dies ist aus Fig. 6 ersichtlich, die eine elektrische Vorrichtung 38 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
Aufgrund der separaten Fertigung des Schutzkörpers 12 können für diesen unterschiedliche Materialien mit unterschiedlichen Eigenschaften verwendet werden. Beispielsweise kann als
Material für den Schutzkörper 12 ein Epoxidharz, insbesondere ein 2-komponentiges Epoxydharz verwendet werden, welches z.B. ein Elastizitätsmodul von E = 2,7MPa, eine Streckgrenze von E_fließ = 20MPa, eine Arbeitstemperatur von T = -40 bis
150°C, eine Glasübergangstemperatur von ca. 60°C und einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Tg = 80ppm/K
aufweist (anstelle von ppm/K wird auch ym/m/K geschrieben) . Der thermische Ausdehnungskoeffizient des Träger- oder
Leiterplattenmaterials liegt bevorzugt in einem Bereich von 20 bis 30ppm/K. Der Wert von 80ppm/K des Epoxydharzes liegt in akzeptabler Nähe zu dem Wert von 30ppm/K, sodass
Unterschiede in der Materialausdehnung relativ klein bleiben, wenn die Temperatur während des Betriebs relativ geringen Schwankungen unterworfen ist (beispielsweise zwischen 0 und 40 °C) und unterhalb der Glasübergangstemperatur Tg des
Epoxydharzes bleibt. Die thermische Leitfähigkeit des
Epoxydharzes liegt insbesondere bei 0,18W/(m*K) und dessen Durchschlagsfestigkeit insbesondere bei 16kV/mm. Ferner ist die Wasseraufnahmefähigkeit des Epoxydharzes vorzugsweise sehr gering. Ein solches Epoxydharz bildet ein gutes
Vergussmaterial und ist aus dem Stand der Technik bekannt.
Ein geeigneteres Material für den Schutzkörper 12 ist
allerdings Polyamidimid (PAI), beispielsweise der Stufe 4275. Hierbei handelt es sich insbesondere um ein Polyimid mit 20% Graphit und 3% Polytetrafluorethylen (PTFE) . Dieses Material hat einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 25ppm/K, was nahe an dem Wert von 20 ppm/K des Leiterplattenmaterials liegt, sodass aufgrund von Temperaturschwankungen nahezu keine Relativbewegungen zwischen dem Träger 2 und dem
Schutzkörper 12 und somit auch nahezu keine mechanischen Spannungen auftreten. Zusätzlich behält PAI eine hohe
Festigkeit über einen Temperaturbereich von -190 bis 260°C und weist eine sehr gute Durchschlagsfestigkeit auf.
Weiterhin weist PAI eine Glasübergangstemperatur von 275°C auf und kann deshalb auch bei höchsten Arbeitstemperaturen elektrischer Bauelemente eingesetzt werden.
Aufgrund der hohen Viskosität und Schmelztemperatur von über 200°C von PAI kann dieses Material jedoch nicht im Rahmen eines normalen Gießverfahrens verwendet werden, bei dem die Bauelemente mit der Vergussmasse in engeren thermischen
Kontakt treten können. Demzufolge wird der Schutzkörper 12 separat hergestellt, ohne die elektrischen Bauelemente zu berühren. Zum Herstellen des Schutzkörpers 12 können bekannte Herstellungsverfahren eingesetzt werden, wie z.B. auch das Spritzgießen. Die separate Herstellung des Schutzkörpers 12 wird hierbei als Pre-Potting bezeichnet.
Nachfolgend wird das Herstellungsverfahren gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben.
Die Baugruppe 1 wird hergestellt, indem die Bauelemente auf dem Träger 2 befestigt werden. Die Baugruppe 1 ist z.B. aus Fig. 1 ersichtlich. Der Schutzkörper 12 wird separat von der Baugruppe 1
hergestellt und dabei an die durch den Träger 2 und die
Bauelemente gebildete räumliche Struktur der Baugruppe 1 angepasst. Somit weist der Schutzkörper 12 die Vertiefungen 15 bis 19 auf, in welche die auf dem Träger 2 angeordneten Bauelemente eintauchen können, was aus Fig. 2 ersichtlich ist. Gemäß Fig. 3 wird anschließend auf die Oberfläche des Schutzkörpers 12 die elastische Zwischenschicht 24 mit adhäsiven Eigenschaften aufgebracht, mittels welcher der Träger 2 mit dem Schutzkörper 12 dauerhaft verbunden wird, was aus Fig. 4 ersichtlich ist. Dabei stellt die
Zwischenschicht 24 bevorzugt einen gewünschten Abstand zwischen dem Träger 2 und dem Schutzkörper 12 sicher.
Als bevorzugtes Material für die Zwischenschicht 24 wird ein Silikonelastomer oder silikonbasiertes Elastomer eingesetzt, welches vor dem Aushärten eine geringe Viskosität und nach dem Aushärten eine hohe Flexibilität (geringes
Elastizitätsmodul) , eine hohe Durchschlagsfestigkeit und einen geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist. Beispielsweise weist ein solches Elastomer eine Viskosität von 2850mPA*s, eine Härte von 45 Shore-A nach dem Aushärten und einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 250ppm/K auf .
Nach dem Verbinden des Schutzkörpers 12 mit dem Träger 2 ist die so entstandene Anordnung 20 wasserdicht und kann somit einen Einsatz in einer feuchten Umgebung unbeschadet
überstehen. Ferner ist die Anordnung 20 resistent gegenüber Vibrationen und anderen äußeren Einflüssen. Die Anordnung 20 bildet bevorzugt eine zusammenhängende, insbesondere
monolithische Struktur.
Aufgrund der hohen Durchschlagsfestigkeit der Zwischenschicht 24 und aufgrund der elektrisch isolierenden Eigenschaften der Zwischenschicht 24 kann der Schutzkörper 12 auch metallisches Material aufweisen oder aus metallischem Material bestehen. In diesem Fall kann der Schutzkörper 12 ein externes Gehäuse für die Baugruppe 1 und/oder die Bauelemente bilden oder die Funktion eines externen Gehäuses für die Baugruppe 1 und/oder die Bauelemente übernehmen. Das metallische Material ist oder umfasst bevorzugt Aluminium.
Gemäß Fig. 5 wird die zusammengesetzte Anordnung 20 in das Gehäuse 25 eingebracht, wobei die Anordnung 20 durch die Befestigungsmittel 26 und/oder den Klebstoff 29, der auf einen Abstandshalter 39 aufgebracht ist, in dem Gehäuse 25 befestigt wird. Die Anordnung 20 wird dabei im Abstand oder zumindest bereichsweise im Abstand zu den Wänden des Gehäuses 25 positioniert. Der Schutzkörper 12 weist im Bereich des Bauelements 8 die durchgehende Ausnehmung 28 auf, so dass das Bauelement 8 mit dem Vorsprung 27 des Gehäuses 25 in Kontakt gebracht wird. Gemäß Fig. 6 wird das Gehäuse 25 mit einer flüssigen Vergussmasse 31 ausgegossen, die beispielsweise aus einem Polyurethan oder einem Epoxydharz besteht. Nach dem Aushärten der Vergussmasse 31 bilden das Gehäuse 25, die Vergussmasse 31 und die Anordnung 20 eine zusammenhängende, insbesondere monolithische Struktur.
Alternativ zu einem silikonbasierten Elastomer kann auch anderes elastisches und/oder elastomeres Material für die Zwischenschicht 24 verwendet werden. Beispielsweise kann die Zwischenschicht 24 aus einem nicht-adhäsiven, elastischen Material 32 bestehen, was aus Fig. 7 ersichtlich ist, die eine Anordnung 20 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt, wobei zu der ersten Ausführungsform
identische oder ähnliche Merkmale mit denselben Bezugszeichen wie bei der ersten Ausführungsform bezeichnet sind. Ferner ist der Träger 2 von einem rückseitigen Schutzkörper 33 abgedeckt, wobei die beiden Schutzkörper 12 und 33 durch mechanische Befestigungsmittel 34, hier in Form von
Schrauben, fest miteinander verbunden werden. Ferner ist zwischen dem rückseitigen Schutzkörper 33 und dem Träger 2 eine elastische Schicht 41 angeordnet. Gemäß Fig. 7 wird für die Zwischenschicht 24 und/oder für die elastische Schicht 41 vorzugsweise Gummi eingesetzt. Die Anordnung 20 gemäß Fig. 7 bildet insbesondere eine elektrische Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
Zur weiteren Beschreibung der zweiten Ausführungsform wird auf die Beschreibung der ersten Ausführungsform verwiesen. Insbesondere kann die Anordnung 20 gemäß der zweiten
Ausführungsform die Anordnung 20 gemäß der der ersten
Ausführungsform ersetzen.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 8 bis 10 wird eine dritte
Ausführungsform der Erfindung beschrieben, wobei zu den vorherigen Ausführungsformen ähnliche oder identische
Merkmale mit denselben Bezugszeichen wie bei den vorherigen Ausführungsformen bezeichnet sind. Gemäß Fig. 8 wird in ein Gehäuse 25 eine Maske 35 eingesetzt, die eine annähernde Positivform einer Baugruppe 1 bildet, die gemäß Fig. 1 aufgebaut ist und einen Träger 2 und daran befestigte
Bauelemente aufweist. Die Maske 35 wird durch mechanische Befestigungsmittel 40, hier in Form von Schrauben, in dem Gehäuse 25 unter Ausbildung wenigstens eines Zwischenraums 36 fixiert, wobei das Gehäuse 25 gleichzeitig eine Gussform bildet. Anschließend wird das Gehäuse 25 mit einer flüssigen Vergussmasse 31 ausgegossen, was aus Fig. 9 ersichtlich ist. Dabei wird der Zwischenraum 36 zwischen der Maske 35 und den Wänden des Gehäuses 25 mit der Vergussmasse 31 gefüllt, wobei als Vergussmasse 31 Polyurethan oder Epoxydharz eingesetzt werden kann. Nach dem Aushärten der Vergussmasse 31 wird die Maske 35 entfernt, wobei der durch die ausgehärtete
Vergussmasse 31 gebildete Körper 12 eine Negativform der Maske und somit eine annähernde Negativform der Baugruppe 1 bildet. Anschließend wird eine elastische, adhäsive
Zwischenschicht 24 auf den Körper 12 aufgetragen, wonach der Träger 2 mit den Bauelementen auf den Körper 12 aufgesetzt wird, der somit einen Schutzkörper bildet. Der Körper 12, das Gehäuse 25 und die Baugruppe 1 bilden somit eine
zusammenhängende, insbesondere monolithische Struktur. Dies ist aus Fig. 10 ersichtlich, die eine elektrische Vorrichtung 38 gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt. Zur weiteren Beschreibung der dritten Ausführungsform wird auf die Beschreibung der ersten Ausführungsform verwiesen.
Um zu verhindern, dass Wasser oder Wasserdampf in die
Hohlräume zwischen dem Träger 2 und dem Schutzkörper 12 eintritt, wird das Verbinden der Baugruppe 1 mit dem
Schutzkörper 12 bei allen Ausführungsformen bevorzugt in einer inerten Atmosphäre vorgenommen. Bezugszeichenliste
1 Baugruppe
2 Träger / Leiterplatte
3 Transformator
4 Steckverbinder
5 Elektrolyt-Kondensator
6 Diode mit Glasgehäuse
7 SMD-Karte
8 Transistoranordnung
9 Luftschlitz
10 Freiraum
11 Oberfläche der Transistoranordnung
12 Schutzkörper
13 Abstand
14 Abstand
15 Vertiefung in Schutzkörper
16 Vertiefung in Schutzkörper
17 Vertiefung in Schutzkörper
18 Vertiefung in Schutzkörper
19 Vertiefung in Schutzkörper
20 Anordnung
21 Raum
22 Raum
23 Raum
24 Zwischenschicht
25 Gehäuse
26 Befestigungsmittel / Schrauben
27 Vorsprung des Gehäuses
28 durchgehende Öffnung Klebstoff
Abstand / Spalt
Vergussmasse
nicht-adhäsives, elastischen Material / rückseitiger Schutzkörper
Befestigungsmittel / Schrauben
Maske
Zwischenraum zwischen Maske und Gehäuse Abstand
elektrische Vorrichtung
Abstandshalter
Befestigungsmittel / Schrauben
Elastische Schicht

Claims

Elektrische Vorrichtung Patentansprüche
1. Elektrische Vorrichtung mit
- einer einen Träger (2) und elektrische Bauelemente (3-8) umfassenden Baugruppe (1), wobei die Bauelemente (3-8) an vorgegebenen Positionen an dem Träger (2) befestigt sind und von diesem abragen,
- einem mit der Baugruppe (1) fest verbundenen, zu dieser einen Abstand (13) aufweisenden, die Bauelemente (3-8) abdeckenden und mit Vertiefungen (15-19) versehenen
Schutzkörper (12), wobei die Vertiefungen (15-19) den vorgegebenen Positionen gegenüberliegend angeordnet sind, sodass die Bauelemente (3-8) in die Vertiefungen (15-20) eintauchen,
- einer in dem Abstand (13) zwischen dem Schutzkörper (12) und der Baugruppe (1) angeordneten und sowohl mit dem
Schutzkörper (12) als auch mit der Baugruppe (1) in Kontakt stehenden Zwischenschicht (24),
dadurch gekennzeichnet, dass
die Zwischenschicht (24) elastisch ausgebildet ist.
2. Elektrische Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Bauelemente (3-8) zueinander beabstandet auf dem Träger (2) angeordnet sind.
3. Elektrische Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
eine dem Träger (2) zugewandte und mit den Vertiefungen (3-8) versehene Vorderseite des Schutzkörpers (12) einer durch den Träger (2) und die Bauelemente (3-8) gebildeten räumlichen Struktur folgt oder zumindest näherungsweise folgt.
4. Elektrische Vorrichtung nach einem der vorangehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Vertiefungen derartige Abmessungen aufweisen, dass die Bauelemente (3-8) zu dem Schutzkörper (12) einen umlaufenden Abstand (14) aufweisen.
5. Elektrische Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
der umlaufende Abstand (14) zwischen einem der Bauelemente (3) und dem Schutzkörper (12) unterschiedlich zu dem
umlaufenden Abstand (23) zwischen einem anderen der
Bauelemente (8) und dem Schutzkörper (12) ist.
6. Elektrische Vorrichtung nach einem der vorangehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Zwischenschicht (24) den Abstand (13) zwischen der
Baugruppe (1) und dem Schutzkörper (12) zumindest zum Teil ausfüllt und in Kontakt mit dem Träger (2), dem Schutzkörper (12) und wenigstens einem der Bauelemente (3) steht.
7. Elektrische Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass
das wenigstens eine mit der Zwischenschicht (24) in Kontakt stehende Bauelement durch die Zwischenschicht (24) zentriert und gesichert wird.
8. Elektrische Vorrichtung nach einem der vorangehenden
Ansprüche ,
dadurch gekennzeichnet, dass
- wenigstens eine der Vertiefungen (19) frei oder im
Wesentlichen frei von der Zwischenschicht (24) ist.
9. Elektrische Vorrichtung nach einem der vorangehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
wenigsten eines der Bauelemente (8) nicht mit der
Zwischenschicht (24) in Kontakt steht.
10. Elektrische Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Bauelemente (3-8) durch den Träger (2), den Schutzkörper (12) und die Zwischenschicht (24) eingekapselt und nach außen abgedichtet sind.
11. Elektrische Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Schutzkörper (12) durch wenigstens ein mechanisches Befestigungsmittel (34) an dem Träger (2) befestigt ist.
12. Elektrische Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Schutzkörper (12) mittels der Zwischenschicht (24) mit dem Träger (2) verklebt ist.
13. Elektrische Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Zwischenschicht (24) durch ein Elastomer gebildet ist.
14. Elektrische Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Boden wenigstens einer der Vertiefungen (19) im
wärmeleitenden Kontakt mit dem in dieser angeordneten
Bauelement (8) steht.
15. Elektrische Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die durch die Baugruppe (1) und den Schutzkörper (12) gebildete Anordnung (20) zumindest teilweise von einer Ummantelung (31) umgeben ist.
16. Elektrische Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die durch die Baugruppe (1) und den Schutzkörper (12) gebildete Anordnung (20) in einen Behälter (25) eingebracht ist .
17. Elektrische Vorrichtung nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Schutzkörper eine in eine der Vertiefungen (19)
einmündende, durchgehende Öffnung (28) aufweist, in welche sich ein Vorsprung (27) des Behälters (25) hinein erstreckt, der in wärmeleitenden Kontakt mit dem in dieser Vertiefung (19) angeordneten Bauelement (8) steht.
18. Elektrische Vorrichtung nach Anspruch 15 und nach
Anspruch 16 oder 17,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Anordnung (20) zumindest bereichsweise im Abstand zu den Wänden des Behälters (25) angeordnet und die Ummantelung (31) zwischen der Anordnung (20) und den Wänden des Behälters (25) vorgesehen ist.
19. Verfahren zum Einkapseln elektrischer Bauelemente einer Baugruppe (1), welche die Bauelemente (3-8) und einen Träger (2) umfasst, mit den Verfahrensschritten:
- Befestigen der Bauelemente (3-8) an vorgegebenen Positionen an dem Träger (2), sodass die Bauelemente (3-8) von dem
Träger (2) abragen,
- Herstellen eines Schutzkörpers (12) mit Vertiefungen (15- 19) ,
- Verbinden des Schutzkörpers (12) mit der Baugruppe (1), sodass die Vertiefungen (15-19) den vorgegebenen Positionen gegenüberliegen, die Bauelemente (3-8) in die Vertiefungen (15-19) eintauchen und zwischen der Baugruppe (1) und dem Schutzkörper (12) ein Abstand verbleibt, in dem eine
Zwischenschicht (24) vorgesehen und sowohl mit dem Schutzkörper (12) als auch mit der Baugruppe (1) in Kontakt gebracht wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Zwischenschicht (24) elastisch ausgebildet wird.
20. Verfahren nach Anspruch 19,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Zwischenschicht (24) vor dem Verbinden des Schutzkörpers (12) mit der Baugruppe (1) auf den Schutzkörper (12) aufgetragen wird.
21. Verfahren nach Anspruch 19 oder 20,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Zwischenschicht (24) auf einer Vorderseite des
Schutzkörpers (12) in Bereichen zwischen den Vertiefungen (15-19) aufgetragen und in wenigstens eine der Vertiefungen (19) zumindest randseitig eingebracht wird.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Schutzkörper (12) an die durch den Träger (2) und die Bauelemente (3-8) gebildete räumliche Struktur in
komplementärer Weise angepasst oder zumindest näherungsweise angepasst wird.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 22,
dadurch gekennzeichnet, dass
durch das Verbinden des Schutzkörpers (12) mit der Baugruppe (1) die Bauelemente (3-8) eingekapselt werden.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass
die aus der Baugruppe (1) und dem mit dieser verbundenen Schutzkörper (12) gebildete Anordnung (20) ganz oder
zumindest teilweise mit einer Vergussmase (31) umgössen wird, die nach ihrem Aushärten eine Ummantelung bildet, welche die Anordnung (20) ganz oder zumindest teilweise umgibt.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 24,
dadurch gekennzeichnet, dass
die aus der Baugruppe (1) und dem mit dieser verbundenen Schutzkörper (12) gebildete Anordnung (20) in einen Behälter
(25) eingebracht und durch wenigstens ein Befestigungsmittel mit dem Behälter (25) verbunden wird.
26. Verfahren nach den Ansprüchen 24 und 25,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Anordnung (20) zumindest bereichsweise im Abstand zu Wänden des Behälters (25) angeordnet wird und der Abstand zwischen der Anordnung (20) und den Wänden des Behälters (25) mit der Vergussmasse (31) ausgegossen und dadurch die
Ummantelung gebildet wird.
27. Verfahren nach Anspruch 25 oder 26,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Befestigungsmittel ein mechanisches Befestigungsmittel
(26) und/oder einen Klebstoff (29) umfasst.
28. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 24,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine die durch den Träger (2) und die Bauelemente (3-8) gebildete räumliche Struktur nachbildende oder zumindest näherungsweise nachbildende Maske (35) hergestellt und der Schutzkörper (12) unter Verwendung der Maske (35) gefertigt wird .
29. Verfahren nach Anspruch 28,
dadurch gekennzeichnet, dass
- die Maske (35) in einer Gussform angeordnet und diese mit einer Vergussmasse (31) ausgegossen wird,
- die Maske (35) nach dem Aushärten der Vergussmasse (31) aus der Gussform entfernt wird, wobei die ausgehärtete
Vergussmasse den Schutzkörper (12) bildet,
- die Zwischenschicht (24) auf den Schutzkörper (12)
aufgebracht wird,
- die Baugruppe (1) auf die Zwischenschicht (24) aufgebracht und mit dem Schutzkörper (12) verbunden wird, sodass die Bauelemente (3-8) in die Vertiefungen (15-19) eintauchen und die Zwischenschicht (24) in Kontakt mit dem Träger (2) gebracht wird.
30. Verfahren nach Anspruch 29,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Gussform ein Gehäuse (25) bildet, welches mit der durch die Baugruppe (1) und den Schutzkörper (12) gebildeten
Anordnung fest verbunden wird.
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