具有位于导体相同侧的点场检测器和磁屏蔽阵列的PCBA的制作方法

电驱动器或电化学电池堆中的电流可以由驱动控制器或电池控制器使用来自板载传感器部件的反馈信号进行监测和调节。这种传感器部件通常设置在电流感测板上。电流感测板可以与电源转换器的控制极驱动电路通信，其中测量的电流电平由驱动控制器或电池控制器用来控制流入和流出电机或电池堆的功率流。

为此，电流感测板可以包括传感器装置，其中各个感测线电连接到表面安装的霍尔效应传感器或其他点场检测器。点场检测器测量并报告作为整个电驱动器或电池控制策略的一部分到驱动控制器或电池控制器的电流。电流感测板和/或控制极驱动电路的性能可能被相邻的板载部件和导电路径之间的电磁干扰引起的串扰所破坏。

技术实现要素：

根据示范性实施例，本发明公开了一种电气装置，该电气装置包括电气导体和印刷电路板组件(pcba)。pcba包括具有第一和第二主表面的平面衬底，例如在典型取向上的上表面和下表面，其中第二主表面与电气导体相邻。点场检测器安装到衬底的第一或第二主表面。磁屏蔽阵列布置在或位于第一和/或第二主表面上，该磁屏蔽阵列具有第一和第二通量屏蔽部分并且一起位于点场检测器的侧面。

换言之，点场检测器和磁屏蔽阵列位于导体的公共侧，即导体相对于彼此的相同侧。这样的配置可以与在pcba的下侧上采用u形或c形单一通量屏蔽的方法形成对比，即与布置在衬底和单一通量屏蔽之间的导体形成对比，该单一通量屏蔽与安装点场检测器的衬底的一侧相对。本方法旨在帮助提高组装和封装效率，同时减轻pcba的重量，在不增加pcba的其他表面安装部件之间的附加信号噪声或串扰的情况下，该方法提供了上述优势。

上述发明内容并不旨在表示本发明的每个实施例或方面。相反，上述发明内容例示了本文所述的某些新颖方面和特征。通过以下结合附图和所附权利要求书对用于实施本发明的代表性实施例和模式的详细描述，本发明的上述和其他特征和优点将变得显而易见。

附图说明

图1是具有导体和印刷电路板组件(pcba)的示例性电气装置的示意性透视图，其中pcba具有点场检测器，该点场检测器的侧面是如本文所述构造的磁屏蔽阵列。

图2是可以用作如图1所示的磁屏蔽阵列的一部分的通量屏蔽部分的示意性侧视图。

图3是沿图2的剖面线aa截取的如图1所示的电气装置的示意性截面图。

图4和5是如图1和2所示的电气设备的电流感测部分的示意性透视图，示出了pcba相应的第一/上表面和第二/下表面。

本发明易于受修改和替代形式影响，其中代表性实施例通过附图中的示例示出并在下文中详细描述。本发明的创造性方面不限于所公开的特定形式。相反，本发明旨在覆盖落入由所附权利要求限定的本发明的范围内的修改，等同物，组合和替换。

具体实施方式

参照附图，其中在各个视图中相似的附图标记用于标识相似或相同的部件，图1示意性地示出了示例性电气装置10。电气装置10可以经配置为集成电流感测板和控制极驱动电路，即，单板执行两种功能，例如，在可能的实施例中，用于大电流电池组(未示出)，该电气装置10包括电气导体12和印刷电路板组件(pcba)14，为了简要说明，在图1中描绘了其中一部分。即，所示pcba14可以是具有各种表面安装部件的较大pcba的一部分，包括但不限于点场检测器25、电容器、电阻器、电感器和电气连接器。

pcba14包括由增强环氧树脂材料或其他专用材料构成的平面衬底16。衬底16包括相应的第一和第二主表面18和20。在图1的取向中，第一主表面18形成pcba14的上表面。因此，第二表面20形成下表面，衬底16的厚度(t)由位于第一和第二主表面18和20之间的中间材料限定。不管衬底16的标称上/下取向如何，第二主表面20位于导体12附近。导体12可以是如图所示的细长高电流电压母线，例如由铜构成的细长矩形板，而不将导体12的功能或结构限制于这样的实施例。

如本领域普通技术人员所理解的，各种电子部件可在第一表面18处表面安装到衬底16以形成pcba14。在本发明的范围内，这样的电子部件可以包括点场检测器25，例如，一些实施例中的无芯检测器，其侧面是如下参考图2和3详细描述的磁屏蔽阵列30。图1所示的点场检测器25可以是多引脚集成电路或芯片，例如霍尔效应传感器或其他可能缺少铁芯(“无芯”)的器件、磁阻器等。因此，流经pcba14的导电迹线和其他路径的电流产生的磁通量由点场检测器25测量，并在使用图1的电气装置10的电池组或其他电气系统的整体控制中报告给控制器(未示出)，例如电池控制器。

磁屏蔽阵列30经配置用于减少来自附近电子部件的外部电磁场干扰，该电子部件在所示实施例中安装到第一主表面18，例如pcba14上其他地方使用的其他点场检测器25。磁屏蔽阵列30包括所示的示例性实施例中分别位于第一主表面18上的第一和第二通量屏蔽部分32a和32b。即，第一和第二通量屏蔽部分32a和32b的总表面积和质量的大部分安装在第一主表面18上或邻近第一主表面18。然而，第一和第二通量屏蔽部分32a和32b的一部分延伸穿过衬底16，如图3和5所示，延伸超出第二主表面20一小段距离，以便参考图3执行下文所述的通量屏蔽功能。在其他实施例中，如果点场检测器25和第一和第二通量屏蔽部分32a和32b位于电气导体12的相同侧，则在本发明的范围内，磁屏蔽阵列的大部分可以与点场检测器25一起位于第二主表面20上。

第一和第二通量屏蔽部分32a和32b可以如一些实施例所示相同构造或者具有不同的几何形状连接到第一主表面18。例如，第一和第二通量屏蔽部分32a和32b可以经由紧固件31(即，如图3所示的第一和第二通量屏蔽部分32a和32b中的通孔44)直接安装到衬底16。这种构造的优点是不需要焊接、塑料模制或粘合剂。然而，这些技术也可以用在替代方案中。点场检测器25设置在相应的第一和第二通量屏蔽部分32a和32b之间，即，在图1所示的安装位置中，第一和第二通量屏蔽部分32a和32b位于点场检测器25的侧面。

现参照图2，示意性地示出了第二通量屏蔽部分32b。如上所述，第一通量屏蔽部分32a可以相同地配置成具有与图2所示的取向相反的180°取向的安装位置。因此，下面对第二通量屏蔽部分32b的描述同样适用于第一通量屏蔽部分32a。

第二通量屏蔽部分32b包括具有相应的第一和第二主表面41和42的平面基部构件40。基部构件40也与径向壁构件45和47相交。在图2所示的示例性实施例中，径向壁构件45和47从基部构件40的第一主表面41垂直向外延伸以形成大致t形构造。因此，在安装位置(见图3)的径向壁构件47的第二表面49紧邻导体12设置。

当第二通量屏蔽部分32b固定到如图1所示的衬底16的第一主表面18时，基部构件40的第二主表面42(即，在典型取向中的下侧或下表面)紧邻衬底16的第一主表面18处定位。因此，在图3的安装状态中，第一和第二通量屏蔽部分32a和32b中的每一个的基部构件40的相应端面43位于点场检测器25附近。通过这种方式，点场检测器25的侧面是端面43。即，在点场检测器25和端面43之间不存在中间结构。

第一和第二通量屏蔽部分32a和32b可以由具有低磁阻的适用材料构成。在本发明的范围内，这样的材料包括铁磁材料或其他具有相对磁导率(μr)大于50并且通常在大约100至1000的范围内的材料，其中“大约”意味着在±10％以内。应当理解，这里使用的术语“磁导率”是给定材料支持磁场形成的能力的量度，即，在施加磁场的情况下由材料获得的磁化程度。在一些实施例中，第一和第二通量屏蔽部分32a和32b可以由元素镍和/或铁(例如，镍铁)或硅铁合金构成。其它材料包括铁素体不锈钢和马氏体不锈钢，但不将本发明的范围限于这些材料。

参照图3，图1所示的电气装置10以通过图1的剖面线aa截取的剖视图示出。如上所述，点场检测器25的侧面是第一和第二通量屏蔽部分32a和32b。虽然所示点场检测器25处于相对于端面43等距的中心位置，即，以对称布置，但是在其他实施例中，点场检测器25可以定位于更靠近第一通量屏蔽部分32a和第二通量屏蔽部分32b中的一个，这取决于电气装置10中存在的通量路径。因此，附图的对称布置是非限制性的。

各种尺寸d1，d2，d3，d4，d5，d6，d7，d8和d9共同限定用于构造电气装置10的部件的尺寸和关系位置。电气装置10的实施例可以包括导体12，其导电电流为500安培，即，示例性的大电流应用。对于下文所述的示例尺寸d1-d9，术语“大约”是指±10％或在正常制造公差内。

在可用于本大电流实施例的可能构造中，尺寸d1可以为大约12毫米(mm)，尺寸d2，d3和d4分别为大约2mm、9mm和12mm。在相同的实施例中，尺寸d5，d6，d7和d8可以分别为大约6.5mm、7.5mm、6.5mm和2mm。尺寸d8实际上相当于图2的基部构件40的高度，因此相当于端面43的高度，并且超过点场检测器25的高度，例如，超过10％或更多。此外，限定导体12与第一和第二通量屏蔽部分32a和32b的径向构件47(见图2)的最近部分之间的气隙的尺寸d9可以是大约1-2mm。因此，在电流流过导体12的情况下，从图3的角度直接进入页面，磁通路径将存在于由端面43界定的点场检测器25周围。同样，磁通路径将在径向壁部件47的相应的第二表面49之间延伸，该磁通路径绕过导体12。然而，第一和第二通量屏蔽部分32a和32b的布置确保磁通由磁屏蔽阵列30保持，使得与相邻部件的串扰最小化。

图4和5分别以上部/顶部和下部/底部透视图描绘了图1的电气装置10的一部分，用于pcba14的集成电流感测和控制极驱动电路实施例。在图4中，在邻近第一和第二通量屏蔽部分32a和32b以及点场检测器25的第一主表面18上示意性地描绘了焊点19，这些焊点19代表上述集成电路板中的电路连接。例如由塑料构成的细长的非导电桩52穿过衬底16，并且如图5中最佳示出的，穿过导体12。虽然为简单起见省略了，但是可以在较大pcba14的周边使用多个类似的塑料桩52，以将pcba14，特别是点场检测器25与导体12对齐，并且还将pcba14固定到导体12。

如图5所示，在图5的特定取向中，这种导体可以在pcba14的水平面或平面相邻处和其以下处设置。径向壁构件47从pcba14的第二主表面20突出。这种突起的距离对应于图3中尺寸d9，并且确保径向壁构件47的第二表面49紧邻导体12设置。

通过使用如上所述的电气装置10，本领域的普通技术人员将理解，实现了电流感测解决方案，其中感测硬件(即，点场检测器25和磁屏蔽阵列30)位于导体12的单个公共(即，相同)侧，可检测电流流过该导体12。将感测装置放置在导体12的单侧上可以简化整个组装过程，并且相对于如上所述的整体u形或c形磁屏蔽的构造和放置节省了宝贵的封装空间。

虽然已经详细描述了用于实现本发明的最佳模式，但是熟悉本发明相关领域的技术人员将认识到落在所附权利要求的范围内的各种替代设计和实施例。旨在将包含在以上描述中和/或在附图中示出的主题解释为说明性的而非限制性的。