阅读说明：本技术 一种整体全密封预制式电气线路板及制作方法 (Integral full-sealed prefabricated electric circuit board and manufacturing method ) 是由 施宁 施宇翔 张娜 于 2020-04-24 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种整体全密封预制式电气线路板及制作方法,所述电气线路板包括：基板、导线、导线连接件和绝缘封装材料,所述基板正面用于固定电气器件,与正面相对的背面固定并支撑所述导线,所述导线用于连接电气器件,所述导线连接件固定设于所述基板上,用于连接所述导线和外部线束,所述绝缘封装材料覆盖于所述基板背面；所述制作方法用于制作上述电气线路板。本发明的电气线路板可以提高电气控制设备的质量、降低人工成本,还使得电气控制设备的绝缘防护、防火、防尘、防水、防爆、性能得到大幅提升,而且美观大方。(The invention discloses an integral full-sealed prefabricated electric circuit board and a manufacturing method thereof, wherein the electric circuit board comprises: the front surface of the substrate is used for fixing an electric device, the back surface opposite to the front surface of the substrate is used for fixing and supporting the wire, the wire is used for connecting the electric device, the wire connecting piece is fixedly arranged on the substrate and used for connecting the wire and an external wiring harness, and the insulating packaging material covers the back surface of the substrate; the manufacturing method is used for manufacturing the electric circuit board. The electric circuit board can improve the quality of the electric control equipment, reduce the labor cost, greatly improve the insulation protection, fire prevention, dust prevention, water prevention, explosion prevention and performance of the electric control equipment, and is attractive and elegant.)

一种整体全密封预制式电气线路板及制作方法

技术领域

本发明属于电气控制设备制造(强电)领域，尤其涉及一种整体全密封预制式电气线路板及制作方法。

背景技术

电气控制设备主要是指我们通常所说的电气控制箱柜与配电箱柜。一台完整的电控设备主要由四个主要部分组成：一个金属制造的外壳(也有采用其他材质制造的、如工程塑料)，其作用是防护和便于现场安装；一个金属制造的电气器件安装板(也有采用其他材质制造的、如工程塑料、环氧绝缘板等)，其作用是固定各种电气器件；一组由设计确定的电气器件(如断路器、继电器等)，其作用是完成各种电气控制功能；一宗由设计确定的(若干条导线)连接各个电气器件之间的导线。具体实施步骤是：首先将各个电气器件按照一定的规则固定在安装板上。安装板再固定在外壳的内部。然后根据设计好的电气原理图逐一制作器件与器件之间的连接导线。最后安装器件与器件之间的连接导线、组成一台完整的电控设备。

由于在具体的电控设备制造过程中，外壳及安装板的具体形状、尺寸，会因设计不同、设备制造厂家不同、电气器件品牌选择不同，导致配线板难以实现标准化生产。因此配线板至今仍然是以零散生产甚至手工生产为主的方式进行生产。现行的电控设备生产方式及工艺存在如下缺点：生产效率低下、人工成本居高、安全绝缘性差、防水防尘防腐性差、运行可靠性差、质量难以保证、产品的一致性也很差，且不容易做到美观整洁。有时为了掩饰杂乱无章的导线，不得不增加防护板、配线槽等物件来掩饰，这样不仅增加了设备的体积重量和造价、而且也为火灾留下了隐患。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种整体全密封预制式电气线路板及制作方法，不仅提高了电气线路板的质量，且有助于提高电气控制设备的质量、降低人工成本，还使得电气控制设备的绝缘防护、防火、防尘、防水、防爆、性能得到大幅提升，而且美观大方。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种整体全密封预制式电气线路板，包括：基板、导线、导线连接件和绝缘封装材料，所述基板正面用于固定电气器件，与正面相对的背面固定并支撑所述导线，所述导线用于连接电气器件，所述导线连接件固定设于所述基板上，用于连接所述导线和外部线束，所述绝缘封装材料覆盖于所述基板背面。

优选地，还包括边框，所述边框设于所述基板背面且环绕在所述基板背面四周。

本优化方案所述的边框用于增加所述基板实际可使用的厚度，为在所述基板背面敷设所述导线提供空间，同时，可以在灌注时防止绝缘封装材料外溢。

更优选地，所述基板的材质为金属板，所述基板上设有绝缘支架，所述绝缘支架用于隔离固定并支撑所述导线。

更优选地，所述基板的材质为绝缘板，所述导线附着在所述基板背面。

优选地，所述基板的材质为绝缘板，所述基板背面设有沟槽，所述沟槽用于固定嵌入所述导线，所述绝缘封装材料用于填充所述沟槽。

优选地，所述基板背面一侧设有底板，所述底板固定覆盖于所述绝缘封装材料下方。

本优化方案所述的底板填充于基板和底板之间，使得产品更加安全、美观。

优选地，所述基板的材质为绝缘板，所述导线附着在所述基板背面，所述绝缘封装材料浇筑所述基板背面用于覆盖所述导线。

更优选地，所述绝缘封装材料通过浇筑模具浇筑所述基板和导线。

本优化方案带来的优化效果是，将固定好导线和导线连接件的基板放入浇筑模具内，再将绝缘封装材料注入浇筑模具一次成型，使得电气线路板完整无缝隙。

一种整体全密封预制式电气线路板的制作方法，包括以下步骤：

(1)在基板上预埋导线连接件和用于固定电气器件的螺母，采用热熔或铆接方式连接所述导线连接件；

(2)在所述基板背面或内部固定导线；所述基板为绝缘板时，所述导线附着在所述基板背面或通过开槽设于所述基板内部；所述基板为金属板时，所述基板上设有绝缘支架，所述绝缘支架用于隔离固定并支撑所述导线；

(3)在基板背面填充绝缘封装材料，使得所述基板、导线、导线连接件和绝缘封装材料成为整体。

优选地，所述步骤(3)中，所述绝缘封装材料可直接覆盖填充在所述基板背面，或者通过浇筑模具浇筑所述基板和导线。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明所述的一种整体全密封预制式电气线路板使得电控设备的电气可靠性能得到大幅提升。其制作方法中采用热熔焊方法，导线连接点的接触电阻大大减小，减小了线路发热；采用了整条母线分配电能的结构，消除了螺丝压接的分段母线结构，即使出现了螺丝松动也只是影响松动的这一个点，而不会影响整条母线，因接触不良造成的电气故障(如短路、断路、发热、电火花)可以大幅减轻。

2.本发明所述的一种整体全密封预制式电气线路板同时使得电控设备的防振性能得到大幅提高，因为除线束以外的所有导线都被绝缘封装材料紧密的包裹着，且非常牢固，另外导线与导线连接件、导线连接件与线束之间全部采用热熔焊连接，即使电控设备工作在振动状态，导线也不可能发生位移或松动，从而防振性能得到了提高。

3.本发明所述的一种整体全密封预制式电气线路板同时使得电控设备的防火性能得到大幅提高，因为绝大部分连接导线都被绝缘封装材料紧密的包裹着，使得导线与空气隔离，绝缘封装材料都是防火材质，导线一般采用裸铜制作。这样即使裸铜发热它的周边既没有可燃物质、也没有燃烧需要的氧气，所以线路板的内部导线是不可能燃烧的，更没有明火产生。被紧密包裹着的导线也不会发生位移、造成短路引起发热，与导线连接件连接的线束采用的是硅胶线、是防火导线不会燃烧，基于上述原因使得电气线路板的防火性能得到提高。只要器件不采用可燃绝缘材料制作外壳，整台电控设备的防火性能是有保障的。

由电控设备引发的火灾有两个原因，一是内部连接电线老化绝缘损坏造成短路，引起火灾。二是电线长期过电流或者接头处接触不良造成过热，引起火灾。本发明所述的电气线路板内很好的解决这些问题。

4.本发明所述的一种整体全密封预制式电气线路板同时使得电控设备的防尘、防水、防潮、防腐性和绝缘安全性能都得到大幅提高，这也是得益于电气线路板的全密封结构。

5.本发明所述的一种整体全密封预制式电气线路板同时还具有以下几个优势，电气线路板可以实现机械化批量生产、大大提高生产效率和产品质量。它结构简单、易于推广、产品的一致性好、美观整洁。后续电气器件的安装接线方便、对安装人员的技术水平要求不高、维修更换也方便。本发明所述的电气线路板适于各种电气系统的电控设备中、包括供配电设备及控制设备。特别是电压在1000伏以下，电流在800安以下的交直流电气系统里。

附图说明

图1是实施例一所述的一种整体全密封预制式电气线路板的结构示意图。

图2是实施例一所述的电气原理图。

图3是实施例一所述的基板正面器件布置图。

图4是实施例一所述的基板正面绝缘支架和导线连接件及预埋螺母布置图。

图5是实施例一所述的基板正面线束连接示意图。

图6是实施例一所述的基板反面导线布置示意图。

图7是实施例一所述的底板平面图。

图8是实施例二所述的一种整体全密封预制式电气线路板的结构示意图。

图9是实施例三所述的一种整体全密封预制式电气线路板的结构示意图。

其中，1、基板；2、导线；3、导线连接件；4、绝缘封装材料；5、边框；6、绝缘支架；7、底板；8、沟槽；9、电气线路板固定孔；10、螺母；11、一次回路导线连接件；12、二次回路导线连接件；13、一次回路导线；14、二次回路导线。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，下面结合附图和实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明不仅仅局限于下面的实施例。

在本发明的描述中，有必要理解的是，“正面”“背面”“边框”“底板”“内部”“外部”“上面”“下面”等指示的方位或位置关系均为基于附图所示的方位或位置关系，目标仅为便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指部件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例一

如图1所示，一种整体全密封预制式电气线路板，包括：基板1、导线2、导线连接件3和绝缘封装材料4，基板1正面用于固定电气器件，使得电气器件与电气器件之间保持足够的安全绝缘间距和散热空间。

与正面相对的背面固定并支撑导线2，导线2用于连接电气器件，为了使电气线路板尽可能的薄，导线2尽量采用扁平导线。

导线连接件3固定设于基板1上，用于连接导线2和外部线束，导线连接件3的下部连接基板1背面的导线2，通常采用热熔焊方式连接，也可以采用铆接方式连接；导线连接件3的上部连接外部线束，并通过外部线束与器件的接线孔相连接，导线连接件3与线束之间采用热熔焊方式连接，也可以采用丝接或插接的方式连接。

绝缘封装材料4覆盖于基板1背面，提供绝缘防护，固定导线2，隔绝导线2周围的空气，提高电气线路板的整体强度。

本电气线路板还包括边框5，边框5设于基板1背面且环绕在基板1背面四周，用于增加基板1实际可使用的厚度，为在基板1背面敷设导线2提供空间，同时，可以在灌注时防止绝缘封装材料4外溢。当基板1采用金属板时，可以采用基板1边缘向背面翻折的方式制作边框5，这样省工省料，具有更好的防止绝缘封装材料4外溢的效果。

基板1的材质为金属板时，基板1上设有绝缘支架6，绝缘支架6用于隔离固定并支撑导线2，以保证基板1和导线2保持足够的安全绝缘间距。基板1的材质为绝缘板时，不必使用绝缘支架6，导线2直接附着在基板1背面。

基板1可以覆盖电气线路板内部填充的绝缘封装材料4，使产品变的安全、美观，也可以提高电气线路板的整体强度并起到保护作用。为了进一步提高电气线路板的整体强度，基板1背面一侧还可以设有底板7，底板7固定覆盖于绝缘封装材料4下方，即绝缘封装材料4填充于基板1和底板7之间，使得产品更加安全、美观。如果绝缘封装材料4的固化特性比较好，能够形成坚固漂亮的表面，底板7也可以省略。

本实施例的电气线路板是整体全密封预制式电气线路板，整体是指电气器件与电气器件之间的导线2以及电气器件的基板1被制造成为完整的一块整体板，区别于传统制作工艺的导线2和基板1，它们是独立分散的。本实施例的电气线路板将导线2和基板1作为一个有机的整体，并实现全密封。全密封是指电气器件与电气器件之间的导线2及可能导电的其他材料，全部被绝缘封装材料4所包裹并且与空气隔离，形成全密封结构。所选择的绝缘封装材料4是具备防火性能的材料，并有着良好的导热性能。预制是指在制造电气线路板时按照电控设备的电气原理图将电气器件与电气器件之间的连接导线2，提前制作完成并封装在电气线路板内部。而不是待电气器件固定后，再一根一根制作安装连接导线2。

本实施例一所述的一种整体全密封预制式电气线路板的制作方法，包括以下步骤：

(1)在基板1上预埋导线连接件3和用于固定电气器件的螺母10，采用热熔或铆接方式连接导线连接件3；

(2)在基板1背面固定导线2；基板1为绝缘板时，导线2附着在基板1背面；基板1为金属板时，基板1上设有绝缘支架6，绝缘支架6用于隔离固定并支撑导线2。

(3)在基板1背面填充绝缘封装材料4，使得基板1、导线2、导线连接件3和绝缘封装材料4成为整体。

步骤(3)中，绝缘封装材料4直接覆盖填充在基板1背面。

现选用具体的电气器件，结合附图2至附图7对本发明的电气线路板和制作方法进行阐述：

本实施例选用的电气器件包括：一只微型断路器QD(型号NXB-633P/D/63)；三只接交流接触器KM1、KM2、KM3(型号CJX1-63/22/380)；一只热继电器FR(型号RJ36-63/63)；一只电流互感器LM(型号BL1-0.66-75/5)；二只熔断器FU1、FU2(型号RT18-32/3)；一只时间继电器KT(型号H3Y-4/380)；以及供接线使用的一次、二次接线端子；上述电气器件是固定在基板1的正面。

另外还有，二个按钮SB1、ST1(型号LA18-22)；三个指示灯HD1、BD1、LD2(型号AD16-22DS/380)；一个电流表A(44C1-A 75/5)；这些电气器件是安装在该电控设备的外壳门上，通过接线端子与电气线路板电气连接；二个按钮SB2、ST2(型号LA18-22)；一个指示灯LD1(型号AD16-22DS/380)；这三个电气器件是安装在异地的集中操作台上，通过接线端子与电气线路板电气连接。

图2中的负载是一台拖动水泵的30KW三相感应异步电动机，供电电源是三相380V交流电源。

1、制作基板1和边框5：选用1.5毫米厚的冷轧钢板，裁切制作一块尺寸宽450毫米、长580毫米的平板作为基板1，然后将基板1的四个边向同一个方向翻折15毫米，形成15毫米的折边作为边框5。

2、开孔和预埋：按照图4标注的位置在基板1上开孔(孔的具体尺寸按照需要安放的螺母10和绝缘支架6的外径确定)、安放电气器件、固定螺母10和绝缘支架6。

3、导体制作：首先按照图6的标注，采用7毫米宽、2毫米厚的扁平铜线制作一次回路导线13，然后在一次回路导线13的绝缘支架6穿孔处，焊接一次回路导线连接件11；采用截面积为0.5平方毫米的15芯扁平排线制作二次回路导线14，然后在二次回路导线14的绝缘支架6穿孔处，焊接二次回路导线连接件12。注意一次回路导线13和二次回路导线14以及其导线连接件的大小是不同的。更需要特别注意的是这里提到的导体、导线、及导线连接件是有严格区别的。

4、安装导线2：将制作好的已经焊接了导线连接件3的一次回路和二次回路导体安装在基板1背面的绝缘支架6上，并保持各个导线2的悬空，不要让导线2与金属基板1接触。然后对照电气原理图校线。

5、灌装绝缘封装材料4：在导线2与基板1的空隙以及基板1与边框5之间形成的空间内，灌入绝缘封装材料4，这里采用绝缘树脂，然后加热绝缘树脂或者自然凝固。绝缘树脂只是绝缘封装材料4的一种，其他绝缘材料同样可以使用，只是灌入方法不同而异。

6、封装底板7：在绝缘树脂处于半凝固状态时，将底板7封装在有绝缘树脂的下方平面。本实施例选用的是1毫米厚的环氧板，尺寸是宽418毫米、长548毫米。

完成上述步骤1至6，再经过绝缘检测，就得到了一块完整的合格电气线路板，电气线路板四角边缘设有电气线路板固定孔9。将安装了电气器件和线束的电气线路板放入电控设备的外壳内，再配上按钮、指示灯、电流表、一台30KW电动机星三角起动箱就制造完成了。

实施例二

本实施例与实施例一的一种整体全密封预制式电气线路板的区别在于，基板1的材质为绝缘板，基板1背面设有沟槽8，沟槽8用于固定嵌入导线2，绝缘封装材料4用于填充沟槽8。

制作本实施例的一种整体全密封预制式电气线路板，包括以下步骤：

(1)在基板1上预埋导线连接件3和用于固定电气器件的螺母10，采用热熔或铆接方式连接导线连接件3；

(2)基板1是绝缘板，在基板1内部固定导线2，在基板1背面按照电控设备的电气原理图的导线2连接要求，开出深度宽窄合适的沟槽8嵌入导线2；

(3)在沟槽8内填充绝缘封装材料4，最后封装底板7。

实施例三

本实施例与实施例一的一种整体全密封预制式电气线路板的区别在于，基板1的材质为绝缘板，导线2附着在基板1背面，绝缘封装材料4浇筑基板1背面用于覆盖导线2。绝缘封装材料4通过浇筑模具浇筑基板1和导线2。即固定好导线2和导线连接件3的基板1放入浇筑模具内，将绝缘封装材料4注入浇筑模具一次成型，使得电气线路板完整无缝隙。绝缘封装材料4可以采用胶状绝缘材料，如ABS工程塑料。本实施例所述的基板1不直接承担电气器件的重量，只承担导线2和其他预埋物件的重量，为降低重量和造价所用厚度可以较薄，一般在1至2毫米之间，电气器件的重量是由绝缘封装材料4与基板1共同组成的复合板来承担。基板1可以如图9所示在电气线路板的表面、也可以埋在绝缘封装材料4之间，即在电气线路板的中间。只要将导线连接件3露出，螺母10的孔洞留出即可。

本实施例所说的绝缘封装材料4与之前所说的绝缘封装材料不是同种材料，之前所说的绝缘封装材料主要作用是密封隔离起防护作用，对它的强度等力学特性要求不高。本实施例所说的绝缘封装材料4对防护性能和力学性能要求都比较高，例如采用ABS工程塑料。

制作本实施例的一种整体全密封预制式电气线路板，包括以下步骤：

(1)在基板1上预埋导线连接件3和用于固定电气器件的螺母10，采用热熔或铆接方式连接导线连接件3；

(2)基板1是绝缘板，在基板1背面固定导线2，在基板1背面按照电控设备的原理图的导线2连接要求，将导线连接件3、安装螺母10等需要预埋的物件，全部固定在这张基板1上，使它们之间的相对位置固定不动；

(3)将这张固定有导线2和其他预埋物件的基板1放入浇筑模具内，在模具内注入胶状的绝缘材料，高温高压一次浇筑成型。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。