带有植入式光学电流传感器的印制电路板制造技术

本发明专利技术涉及一种印制电路板，其具有印制导线且具有凹陷部，凹陷部布置在印制导线的走向中使得印制导线中断，在凹陷部中设置带有左、右、下和上边缘的植入物，在植入物中布置有导体，当置入植入物时导体闭合由凹陷部分隔的印制导线，植入物具有第一和第二光学层且导体布置在这两个层之间，第一和第二光学层分别具有至少一个具有第一和第二端部的光导结构，光导结构的相应第二端部置入到植入物的右边缘区域中，在该区域中布置有光导件，使得在第一光学层的光纤的第一端部处输入的光被偏转到第二光学层的光导结构的第二端部，从而光的光路包围导体，还包括光发射器和具有评估件的光接收器，从而形成对流过导体的电流进行电流测量的光纤电流传感器。

Printed circuit board with implantable optical current sensor

The invention relates to a printed circuit board with a printed wire and a sag. The depression is arranged in the direction of the printed wire so that the printed wire is interrupted. The implants with left, right, lower and upper edges are arranged in the depression, and a conductor is arranged in the implants. When the implants are inserted, the conductor is closed by a sag part. A separated printed wire, the implant has the first and second optical layers and the conductor is arranged between the two layers. The first and second optical layers have at least one photoconductive structure with the first and second ends, and the corresponding second ends of the photoconductive structure are placed in the right edge region of the implant, and the light is arranged in the area. A guide, so that the light input at the first end of the first optical fiber in the first optical layer is deflected to the second end of the optical guide structure of the second optical layer, so that the optical path surrounds the conductor, and also includes an optical transmitter and an optical receiver with the evaluation part, thus forming a fiber current sensing of the current measurement of the electric current passing through the conductor. Apparatus.

【技术实现步骤摘要】
带有植入式光学电流传感器的印制电路板
本专利技术涉及一种印制电路板，其具有印制导线，该印制电路板具有凹陷部，其布置在印制导线的走向中，使得印制导线中断，其中在凹陷部中布置具有左、右、下和上边缘的植入物。植入物用于测量在印制电路中流动的电流。
技术介绍
在对功率电子件、例如变流器的组件的电流和电压进行测量时，通常由于强电磁场和交流电流运行时的高电流的瞬时变化而导致电磁兼容性问题。根据目前已知的测量方法，例如分流器或XMR方法，为了实现足够的测量准确度而引起的电流测量耗费是不可忽略的。例如，软磁芯中的磁通密度的磁中心以两种方式影响电流测量。一方面，由于在待测电路中引入额外的电感，从而改变原来的电流曲线。另一方面，在高频电流的情况下，在芯中可能出现很大损耗，从而只能在短时间内测量或甚至不能测量。此外，在使用分流电阻测量电流时，也要考虑到更大的功率损耗，必要时还必须通过相应的冷却装置来排出，从而使系统效率恶化。此外，用铁芯或线圈进行电磁测量时问题在于，通常电路板上现有的空间是有限的。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种电流测量件，对于电磁影响而言它是特别耐干扰的，在设备或印制电路板上仅需要最小的空间，而不会显著影响系统的效率。从公开的专利申请DE10000306A1中已知一种光纤电流传感器。这种光纤电流传感器适用于磁光或法拉第效应。由于磁场的原因，经过光导体发送的光被相移。在此，相移与电流成正比并且可以测量。目前已知的光纤电流传感器，例如ABB公司的光纤电流传感器(www.abb.de/cawp/seitp202/c8448d801f0635dbc1257169002d8156.aspx)对于印制电路板上的应用来说其构型和尺寸太大。PhoenixContact公司也有一种环形的光纤电流传感器，它夹在安装轨上，电缆必须穿过该安装轨。同样，这对于印制电路板上的应用来说也是不可能的。根据本专利技术的上述目的由此实现，即根据本专利技术提供了用于印制电路板的植入物，植入物布置在印制电路板中。在此，植入物具有导体，在植入物置入到印制电路板中时，导体闭合由凹陷部分隔的印制导线，其中，植入物具有第一光学层和第二光学层，并且导体布置在这两个层之间，第一和第二光学层分别具有至少一个光导结构，光导结构具有第一端部和第二端部，其中，光导结构的相应的第二端部位于植入物的右边缘区域中，在该右边缘区域中布置有光导件，从而在第一光学层的光导结构的第一端部处输入的光被偏转到第二光学层的光导结构的第二端部，从而光的光路包围导体，该植入物或者印制电路板还具有光发射器和带有评估件的光接收器，由此形成用于对流过导体的电流进行电流测量的光纤电流传感器。评估件在此设计用于测定在发送的和接收的光之间的相移。现在，利用植入物获得了无接触式电流测量装置，其埋入印制导线中。根据本专利技术，对于植入物使用三维光电印制电路板(EOCB)技术。为了将光传输路径集成到植入物或集成到用于植入物的EOCB电路板中，嵌入例如完全平坦地集成的玻璃薄膜。这些玻璃薄膜适合于在其中嵌入光导结构。利用集成到印制电路板或植入物中的这些光导结构，实现了作为电路板构件的光纤传感器。光导结构可以有利地通过借助激光在透明材料中进行折射率改变的方法来实现。现在利用本专利技术，能够以简单的方式将包围光纤电流测量原理所需的导体的纤维作为具有嵌入的光导结构的EOCB来模拟并将其用于无接触和没有机械回馈反应的电流测量。在此，可以使用现有印制电路板的部段用于电流测量，在该部段中将EOCB植入物集成到传统印制电路板中因此，有利地从已经存在的一段印制导线中移除一段，并将其通过构造为具有光导结构的EOCB的一段导体来代替。设计为植入物的EOCB也附加地构造为一种光学电流传感器，其根据法拉第效应来测量电流。在进一步设计方案中，附加地在植入物或印制电路板的左边缘区域中布置有其他光导件，并且第一光学层和第二光学层具有多个光导结构，其中光导结构的相应端部通过光导件耦合并且由此光的光路按绕组的方式包围导体。在另一个设计方案变体中，第一端部和第二端部分别与左边缘区域或右边缘区域齐平地布置，并且光导件在轮廓上设计成梯形，在此梯形的长底边布置成朝向端部的，并由此可以在光导件的梯形内部的支腿上实现对光路的全反射。另一替代方案提出，第一端部和第二端部被斜切以用于全反射，并且分别布置成超出左边缘区域和右边缘区域，并且光导件在轮廓上设计成矩形并布置在第一端部与第二端部之间。例如，为了将植入物安全地电连接到印制电路板，植入物的下边缘和上边缘的外轮廓和/或配属的凹陷部的边缘的内轮廓具有周期性重复的结构，特别是齿状，锯齿状或所选择的结构，该结构在此优选被涂覆金属层，并且能够以回流焊工艺与电路板电接触。在前文提到的功率电子件中的电流测量的问题方面，前文提到的目的同样通过具有根据本专利技术的印制电路板的变流器来解决。附图说明附图示出了本专利技术的一个实施例。图中示出：图1是具有凹陷部的印制电路板，图2是具有置入凹陷部中的植入物的印制电路板，图3是植入物的剖面图，其具有对光学层的俯视图，图4同样是植入物的剖面图，用于标出光路的偏转，以及图5是具有集成到电路板中的电流测量装置的变流器。具体实施方式根据图1示出了具有印制导线2的印制电路板1。印制导线2用于引导电流I。为了将电流测量装置集成到印制电路板1中，印制电路板具有凹陷部3，该凹陷部如下地布置在印制导线2的走向中，使得印制导线2中断，其中随后在植入物4插入在凹陷部3中时，可以使用植入物4进行电流测量。图2示出了由图1已知的印制电路板1，其具有布置到凹陷部3中的植入物4。植入物4具有左边缘l，右边缘r，下边缘u和上边缘o。在此，植入物4配备有导体5(见图3)，在置入植入物4时，导体闭合由凹陷部3分隔的用于通过电流的印制导线2。植入物4具有第一光学层6和第二光学层7，并且导体5布置在这两个层6、7之间。第一光学层6和第二光学层7分别具有多个光导结构101，...，1028。根据图2，只能从上侧俯视植入物4。植入物4的下侧同样具有多个光导结构201，...，2028。光导结构101，...，1028和201，...，2028作为光导通道布置在EOCB电路板的薄玻璃中，其中，薄玻璃是光学层6、7。光导结构的相应的第二端部12处于植入物4的右边缘区域8中，在该右边缘区域中布置有光导件30，使得在第一光学层6的光导结构101的第一端部11处输入的光被偏转到第二光学层7的光导结构201的第二端部12，从而光的光路40围绕导体5。附加地，在左边缘区域9中布置其他光导件31，以便将第一光学层的多个光导结构和第二光学层的多个光导结构耦合。因此，借助光导件30、31，使多个光导结构如下地光耦合，即光的光路按绕组的方式多次围绕导体5。在植入物4上布置光发射器41和具有评估件43的光接收器42，由此形成用于对流过导体5的电流进行电流测量的光纤电流传感器。根据图3，示出了用于借助光导件30、31偏转光路的可行布置方案。在上面的变体中，第一端部和第二端部被斜切以用于全反射，并且分别布置成超出左或右边缘区域8，并且光导件30、31在轮廓上设计成矩形并且布置在第一端部11与第二端部12之间。在下面的设计方案变体中，第一端部11和第二端部12分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种印制电路板(1)，所述印制电路板具有印制导线(2)，所述印制电路板具有凹陷部(3)，所述凹陷部布置在所述印制导线(2)的走向中，使得所述印制导线(2)中断，其中，在所述凹陷部(3)中设置有植入物(4)，所述植入物具有左边缘、右边缘、下边缘和上边缘(1、r、u、o)，其特征在于，在所述植入物(4)中布置有导体(5)，在置入所述植入物(4)时，所述导体闭合由所述凹陷部(3)分隔的所述印制导线(2)，其中，所述植入物(4)具有第一光学层(6)和第二光学层(7)并且所述导体(5)布置在这两个层(6、7)之间，所述第一光学层和所述第二光学层(6、7)分别具有至少一个光导结构(101、201)，所述光导结构具有第一端部(11)和第二端部(12)，其中，光导纤维(101、201)的相应的所述第二端部(12)置入到所述植入物(4)的右边缘区域(8)中，在该右边缘区域中布置有光导件(30)，使得在所述第一光学层(6)的所述光导结构(101)的第一端部(11)处输入的光被偏转到所述第二光学层(7)的所述光导结构(201)的所述第二端部(12)，从而光的光路(40)包围所述导体(5)，还具有光发射器(41)和带有评估件(43)的光接收器(42)，由此形成用于对流过所述导体(5)的电流(I)进行电流测量的光纤电流传感器。...

【技术特征摘要】
2017.02.01 EP 17154199.81.一种印制电路板(1)，所述印制电路板具有印制导线(2)，所述印制电路板具有凹陷部(3)，所述凹陷部布置在所述印制导线(2)的走向中，使得所述印制导线(2)中断，其中，在所述凹陷部(3)中设置有植入物(4)，所述植入物具有左边缘、右边缘、下边缘和上边缘(1、r、u、o)，其特征在于，在所述植入物(4)中布置有导体(5)，在置入所述植入物(4)时，所述导体闭合由所述凹陷部(3)分隔的所述印制导线(2)，其中，所述植入物(4)具有第一光学层(6)和第二光学层(7)并且所述导体(5)布置在这两个层(6、7)之间，所述第一光学层和所述第二光学层(6、7)分别具有至少一个光导结构(101、201)，所述光导结构具有第一端部(11)和第二端部(12)，其中，光导纤维(101、201)的相应的所述第二端部(12)置入到所述植入物(4)的右边缘区域(8)中，在该右边缘区域中布置有光导件(30)，使得在所述第一光学层(6)的所述光导结构(101)的第一端部(11)处输入的光被偏转到所述第二光学层(7)的所述光导结构(201)的所述第二端部(12)，从而光的光路(40)包围所述导体(5)，还具有光发射器(41)和带有评估件(43)的光接收器(42)，由此形成用于对流过所述导体(5)的电流(I)进行电流测量的光纤电流传...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯特凡·普费弗莱因，乌尔里希·韦策尔，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE