用于在印刷电路板组件上施布保护层的方法与流程

本发明涉及用于在印刷电路板组件上施布保护层的方法，其中，印刷电路板组件具有其上应施布保护层的至少一个保护层区域。本发明还涉及用于执行该方法的涂覆设备和印刷电路板组件。

背景技术：

1、在现代的机动车辆中，电动马达以多种方式被用作不同的执行元件的驱动装置。例如，电动马达被用作窗升降器驱动装置、滑动车顶驱动装置或座椅调节驱动装置、或者被用作转向部驱动装置（eps，电动助力转向（electrical power steering））、被用作散热器风扇驱动装置或传动装置执行器。此类电动马达必须具有相对较高的转矩密度或功率密度，并且即使是在高温条件下也是运行安全的。

2、在无刷的电动马达中，被设置成用于对定子绕组馈电的交流电流通常由变流器（逆变器）产生。在小型电动马达中，该变流器往往与配属的控制电子器件一起被容纳在整合到马达壳体中的电子器件匣内。（控制）电子器件在此需受保护以防湿气，因此，在这样的例如被用作机动车辆的冷却剂压缩机的电动马达中对电子器件匣的密封性提出了相对较高的要求。

3、借助涂覆设备可以附加地将保护层施布到电子器件或印刷电路板组件上（例如施布到印刷电路板（电路板、电路载体）上和/或施布到布置在印刷电路板上的电子部件上。此类保护层尤其被实施为热绝缘层和/或电绝缘层，以便保护电路板或部件免受外部影响。这样的保护层通常被作为液态的（保护）漆或作为液态的灌封料来施布，其中，保护层随后固化。

4、除了对整个印刷电路板组件进行涂覆外，对电路板上的部分区域或单个电子部件进行涂覆也可能是期待的。由于高精度和可再现性，在此通常使用通过机器的或机器人辅助的借助合适的配量头所进行的涂布以用于将保护层喷涂到电路板的需要涂覆的部分区域上。例如，使用具有上漆针的涂布器以用于施布或喷涂保护层或保护漆。

5、在这种涂覆过程或上漆过程开始时，在涂布器的上漆针中往往存在空气。这些空气在涂覆过程起始时被涂布到位于待涂覆的区域内的电子部件上并且最终导致保护层中的气泡（气体泡），即使是在保护层固化后也可能存在气泡。尤其是在高电压范围内（大于60v，例如为470 v或810 v）的应用中，这些气泡表现出危及安全的问题，这是因为气泡对被涂覆的面的电绝缘性能产生负面影响。

6、为了避免这种气泡问题，例如可行的是，对涂覆过程或上漆过程和/或用于此的涂覆设备进行优化，直到不再有气泡被抽入上漆针为止。不利的是，这种优化造成高的时间耗费和成本耗费，其中，还容易因涂覆材料、操作人员、涂布器等的变化而出错。

技术实现思路

1、本发明的任务在于，说明一种特别合适的用于在印刷电路板组件上施布保护层的方法。尤其地，应当以简单且可靠的方式确保在印刷电路板组件的待保护的区域内在已施布的保护层中不出现气泡。此外，本发明的任务还在于，说明一种特别合适的涂覆设备以及一种特别合适的印刷电路板组件。

2、根据本发明，在方法方面，该任务利用权利要求1的特征来解决，在涂覆设备方面利用权利要求4的特征来解决，以及在印刷电路板组件方面利用权利要求5的特征来解决。有利的设计方案和改进方案是从属权利要求的主题。就方法方面所列举的优点和设计方案按意义也能转用于涂覆设备和/或印刷电路板组件，并且反之亦然。

3、在这里和下文中，连词“和/或”应理解为，借助该连词关联的特征既可以共同地构成，也可以相互作为替选方案地构成。

4、就下文描述的方法步骤而言，针对涂覆设备的有利的设计方案尤其通过如下方式得出，即，该涂覆设备被构造成实施这些方法步骤中的一个或多个方法步骤。

5、根据本发明的方法被设置以及适合并被设计成用于将保护层施布到印刷电路板组件上。

6、“施布保护层”尤其指的是施加或涂布保护层，也就是涂覆过程或上漆过程。因此，该方法尤其是涂覆方法或上漆方法。

7、“保护层”尤其指的是电绝缘层和/或热绝缘层，其例如作为液态的（保护）漆或作为液态的灌封料被施加到印刷电路板组件上，并随后固化。保护层或保护层材料（漆、灌封料）例如借助能运动的涂布器来施布。涂布器在此具有喷嘴或上漆针，其构造有用于保护层的出流开口。保护层借助涂布器例如能通过喷涂、配发、喷射或薄膜敷层方式施布到印刷电路板组件上。

8、在这里和下文中，“印刷电路板组件”尤其指的是作为电路载体的印刷电路板（电路板）或扁平结构组件或引线框架，尤其是经注塑包封的引线框架，其配备有至少一个电子部件。该方法在此尤其是在印刷电路板配备或印刷电路板制造（英文：printed circuitboard assembly，pcba）过程中执行。印刷电路板组件例如是电动马达式的驱动装置、尤其是电动马达式的制冷剂压缩机的电子器件的一部分。

9、印刷电路板组件在此具有至少一个保护层区域和布置在保护层区域之外的至少一个自由区域。

10、在这里和下文中，“保护层区域”尤其指的是印刷电路板组件的（部分）区域或面，在该区域或面上应当施布保护层，以用于热绝缘和/或电绝缘的目的（上漆区域）。因此，保护层区域是印刷电路板的由于设计技术方面或互连技术方面的原因而在其上需要或期望有保护层的区域。换句话说，保护层区域是印刷电路板组件的关于绝缘而言关键的区域，该区域应当用待施布的保护层加以保护或绝缘。

11、在这里和在下文中，“自由区域”尤其指的是印刷电路板组件的关于绝缘而言并不关键的（部分）区域或面。换句话说，自由区域是印刷电路板组件的如下区域，在该区域上施布保护层基本上对印刷电路板组件或其部件的功能既不产生正面影响也不产生负面影响。因此，施布或施加保护层在自由区域中并不重要。自由区域在此可以是印刷电路板上的空闲的面。替选地，也可以在自由区域中布置一个或多个电子部件。自由区域在此与印刷电路板组件的所谓的“禁止区域”有所不同，在禁止区域上不允许施布保护层，这是因为否则该保护层将对印刷电路板组件的功能产生不利影响。换句话说，自由区域位于保护层区域之外以及印刷电路板组件的可能存在的禁止区域之外。

12、根据方法，在第一方法步骤中，在自由区域内施布预定量的保护层，即保护层材料或漆材料。例如，这可以通过施布预定体积或通过施布持续预定的时间来实现。预定量在此以如下方式来选择，即，使得在施布预定量后，在随后施布的保护层中出现气泡的几率足够低。何种几率在此被认为是足够的以及这种几率具体有多小，在此首先是次要的。例如，这方面可以根据过去的涂覆数据或根据相应的测试或试验来获知。对于不同的保护层材料、运行条件和环境条件或应用场景来说可能会得出在自由区域涂布不同的预定量。

13、在随后的第二方法步骤中，将保护层施布到保护层区域上。在第一方法步骤中的预定量在此优选总是小于施布在保护层区域内的保护层的量。由此，实现了特别合适的用于将保护层施布到印刷电路板上的方法。

14、根据本发明，为了避免在相关的上漆区域（保护层区域）中的气泡和气体泡，上漆（即涂覆过程）的起始点因此被放在关于绝缘而言并不关键的相邻的区域（自由区域）内。因此，自由区域例如被实施为针对上漆过程或涂覆过程的起始面（施漆起始面，lasf）。此外，该区域还位于不允许漆进入的禁止区域之外。根据本发明，在实际上漆过程或涂覆过程之前，将限定量的漆涂布在自由区域或者说lasf中。该量在此优选比在上漆区域内所施布的量小很多倍。由此，在自由区域中施布期间，涂布器之内的空气被去除，从而使得在后续的在保护层区域内进行施布时，涂布器内就没有空气了。因此，基本上就没有气泡被涂布在相关的保护层区域内。由此就节省了过程研发时间，并且降低了出错可能性，这导致废品成本的降低。

15、保护层的施布或施加在此例如可以作为所谓的“保形涂覆（conformal coating）”来实施，在其中，例如通过浇注、喷涂或薄膜敷层以均匀的层厚度施布面式覆盖的保护层。在上漆区域内在此可能会偶尔出现气泡，这些气泡例如从部件下方突显或在涂布中所存留。然而，这些气泡通常相对较小且微不足道。尤其地，气泡并非如lasf中的气泡的大小和数量那样地出现。

16、替选地，施布或施加保护层例如也可以利用“围堰和填充（dam and fill）”方法来进行。在此，在不损害周围的面和部件的情况下，印刷电路板组件上的各个区域被浇注或涂覆。为此，在这种也被称为“框拦和填充（ frame and fill）”的方法中，使用两种粘度不同的灌封介质或保护层材料。在第一步骤中，围绕印刷电路板组件上的需要保护的区域配量由粘度较高的材料形成的堰体或框架。随后，用液态的模铸树脂作为保护层填充因此所形成的“凹部”，直至完全覆盖保护层区域。在此，根据本发明，上漆分别在堰体之内的非关键的部分（自由区域）内开始，从而在到达至对绝缘而言关键的区域（保护层区域）就不再有泡被涂布。因此，在此，堰体尤其被如下这样地施布，即，使其包围保护层区域和自由区域。

17、在一个有利的实施方案中，自由区域与保护层区域相邻或邻接地布置。例如，自由区域被如下这样地选择或安置，即，使其与保护层区域邻接，尤其是直接邻接。

18、在适宜的改进方案中，第二方法步骤不中断或无间隔地紧随着第一方法步骤进行。因此，第二方法步骤在第一方法步骤之后不中断地实施。因此，自由区域与保护层区域，即lasf与上漆面之间的过渡在不中断上漆或涂覆过程的情况下进行。由此确保了在第一与第二方法步骤之间不会有新的空气进入涂布器中。

19、第一上漆区域（保护层区域）在此优选被如下这样地选择，使得与之直接邻接的足够空间被提供用于lasf（自由区域）。漆涂布的起始在该lasf中进行，并且不中断地过渡到上漆区域中。因此，仍处在涂布器中的空气被涂布在lasf中，并且由绝缘配合所限定的上漆区域基本上以无泡的方式被施布。

20、根据本发明的涂覆设备被设置以及适合且被设立成用于在印刷电路板组件上施布或施加保护层。涂覆设备在此具有能运动的涂布器和与涂布器耦接的保护层贮存器。涂布器例如能借助机器人运动，并因此能移动到印刷电路板组件上的不同的定位处。在保护层贮存器中容纳有液态的保护层材料，其中，涂布器从保护层贮存器中输送保护层材料并将其施布到印刷电路板组件上。涂布器在信号技术方面与控制器（也就是说控制单元）耦接。

21、控制器在此通常（在程序技术和/或电路技术方面）被设立成用于执行上述的根据本发明的方法。因此，控制器具体被设立成用于使涂布器向自由区域移动，并驱控和/或调节涂布器，使得将预定量的保护层材料从保护层贮存器施布到自由区域上。控制器还被设立成用于随后使涂布器向保护层区域运动，并在那里施布保护层。

22、在一个优选的设计方式中，控制器至少在核心内由具有处理器和数据存储器的微控制器形成，在微控制器中以运行软件（固件）的形式在程序技术方面实现了用于执行根据本发明的方法的功能，从而在微控制器中实施运行软件时，该方法（必要时与设备用户进行交互地）被自动执行。然而，在本发明的范围内，控制器替选地也可以由不可编程的电子构件形成，如专用集成电路（asic）或由fpga（现场可编程门阵列，field programmable gatearray）形成，在其中，用于执行根据本发明的方法的功能利用电路技术方面的器件来实现。

23、根据本发明的印刷电路板组件针对电动制冷剂驱动装置的电子器件来设置以及适用于此且被设立。印刷电路板组件在此具有至少一个保护层区域和至少一个自由区域，其中，在保护层区域和自由区域中施布有保护层。保护层在此利用上述根据本发明的方法来施布。保护层可以在自由区域中具有气泡，但在保护层区域中基本上是无泡的。

技术特征：

1.用于在印刷电路板组件（28）上施布保护层（34）的方法，其中，所述印刷电路板组件（28）具有其上应施布所述保护层（34）的至少一个保护层区域（36）以及布置在所述保护层区域（36）之外的至少一个自由区域（38），

2.根据权利要求1所述的方法，

3.根据权利要求1或2所述的方法，

4.用于将保护层（34）施布到印刷电路板组件（28）上的涂覆设备（42），所述涂覆设备具有能运动的涂布器（44）和与所述涂布器耦接的保护层贮存器（48）以及用于执行根据权利要求1至3中任一项所述的方法的控制器（50）。

5.用于电动制冷剂驱动装置（2）的电子器件（20）的印刷电路板组件（28），所述印刷电路板组件具有至少一个保护层区域（36）和至少一个自由区域（38），其中，在所述保护层区域（36）和所述自由区域（38）中施布有保护层（34）。

技术总结
本发明涉及用于在印刷电路板组件（28）上施布保护层（34）的方法，其中，印刷电路板组件（28）具有其上应施布保护层（34）的至少一个保护层区域（36）以及布置在保护层区域（36）之外的至少一个自由区域（38），其中，在第一方法步骤中，在自由区域（38）中施布预定量的保护层（34），并且其中，在随后的第二方法步骤中，将保护层（34）施布到保护层区域（36）上。

技术研发人员：朱莉娅·文德林
受保护的技术使用者：博泽沃尔兹堡汽车零部件欧洲两合公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5