用於控制器的電子模塊的製作方法

2023-10-08 05:52:09

用於控制器的電子模塊的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種用於車輛的電子模塊（1），具有一遮蓋元件（4），一構件承載電路板元件（2），一具有第一側面和第二側面的承載元件（7），一電路板元件（3）以及至少一個接觸元件（6），其設置用於提供在所述構件承載電路板元件（2）和所述電路板元件（3）之間的導電的接觸，其中，所述遮蓋元件（4）和所述構件承載電路板元件（2）布置在所述承載元件（7）的第一側面上，其特徵在於，所述電路板元件（3）布置在所述承載元件（7）的第二側面上，所述承載元件（7）具有至少一個開口（21）並且所述接觸元件（6）通過所述開口（21）引導。
【專利說明】用於控制器的電子模塊
【技術領域】
[0001]本發明涉及用於車輛控制器的電子模塊本發明尤其涉及一種用於車輛的控制器的電子模塊的新式結構。此外，本發明尤其涉及一種電子模塊、一種控制器以及一種車輛。
【背景技術】
[0002]常見的用於控制器的電子模塊、例如已知的用於變速箱控制器的電子模塊大多實施成氣密的模塊。這些模塊例如具有一金屬殼體，通過該金屬殼體將接觸插腳向外引導。所述接觸插腳在此情況下通過玻璃化來封裝或者說密封。用於模塊中的單個的功能元件、例如用於傳感器、內部插頭和外部插頭的其它實施的電連接技術通常利用所謂的衝制柵格來實現，或者例如在遠離布置的功能元件的情況下利用線纜連接件來構造，其中，所述衝制柵格可以部分地以塑料注塑包覆。
[0003]電子模塊的另一種結構形式可以根據圖1a展示。在此情況下，所述電子模塊I又是氣密地構造的並且具有一遮蓋元件4以及一承載元件7。在所述遮蓋元件4和所述承載元件7之間，在所述遮蓋元件4的內部區域24中設置一構件承載電路板元件2，其在使用接觸元件6的情況下耦接到其它的電路板元件3上。所述其它的電路板元件又以如下方式布置和設置，用以提供在所述遮蓋元件4的內部區域24和所述遮蓋元件4的外部區域26之間的連接。
[0004]因此，根據圖1a得到了承載元件7的一種原理性的層結構，在其上套裝一電路板元件3，該電路板元件利用一遮蓋元件4關閉。 [0005]承載兀件7可以不例性地構造成一金屬板，例如一具有3至4mm板材厚度的招板。在所述承載元件上敷設、例如利用一導熱粘接劑8粘接有構件承載電路板元件2，示例性地構造成低溫共燒陶瓷(Low Temperature Cofired Ceramics - LTCC)或微電路板。
[0006]同樣，在所述承載元件7上敷設的、例如利用一粘接材料9、一液態的粘接介質或一粘接帶，油密封地、寬面積地粘接有電路板元件3，其設有一留空部15。在此情況下，電路板元件3實現了在所述構件承載電路板元件2上的電子構件和所述電子模塊I的外部的功能元件、例如插頭、傳感器等等之間的電連接。
[0007]為了保護所述構件承載電路板元件2的電氣構件以及所述接觸元件6、例如鍵合件以防外部影響，例如變速箱油、金屬屑和其它的導電的沉積物，設置遮蓋元件4並且通過一密封粘接連接件10緊固在所述電路板元件3上。
[0008]通過電路板元件3、遮蓋元件4和粘接連接件10的不同的熱膨脹12、13、14，使所述粘接連接件10承受剪力，但這會導致所述粘接連接件的失效。由此存在出現不密封性的可能性，尤其是所述內部區域24的氣密性會失效。
[0009]通過示例性_40°C至+150°C的溫度升降，可以產生例如0.5bar的內部超壓16。這也可以使所述密封粘接件10尤其是承受拉力。如果所述遮蓋元件4由於壓力升高還應該繼續很小地變形，則所述粘接連接件10可能額外地還要承受去皮(Schjilung)。
[0010]如圖1b可見，同樣得出了一比較大的壓力作用面17，其使所述電路板元件3和所述承載元件7之間的粘接連接件9通過力18額外地受載。

【發明內容】

[0011 ] 因此，本發明的一個方面可以在於提供一用於控制器的改進的電子模塊結構。
[0012]相應地，提供根據獨立權利要求所述的一種用於車輛的電子模塊、一種用於車輛的控制器以及一種車輛。優選的構造方案從從屬權利要求中得出。
[0013]根據本發明，所述電子模塊的單個的元件、尤其是所述電子模塊的殼體壁的單個的元件，連同遮蓋元件、承載元件和電路板元件的順序以如下方式改變，以便得出所述電子模塊的相對於在圖1a中描述的電子模塊的優選的構造方案。
[0014]這樣，首先相對於所述 遮蓋元件將承載元件以及電路板元件的順序互換。換句話說，所述遮蓋元件貼合在所述承載元件上並且不再如圖1a中所示地貼合在所述電路板元件上。在所述承載元件之後布置所述電路板元件。這樣，首先得出了根據本發明的電子模塊的如下的優化的構造方案，因為現在在所述遮蓋元件和所述承載元件之間給出了一材料接觸。
[0015]在所述遮蓋元件和所述承載元件由一類似的或相同的材料製成、但至少由一具有類似的或可比性的熱膨脹係數的材料製成的一種假設的構造方案中，首先可以減小或避免所出現的拉力、推力或剪力，它們會作用到所述遮蓋元件和所述承載元件之間的粘接連接件上。
[0016]所述電路板元件可以隨後被大面積地安置在所述承載元件上。由於這種大面積的安置，所出現的應力由於所述承載元件和所述電路板元件之間的不同的熱膨脹係數而表現為影響較少的。
[0017]由於所述電路板元件還應該提供處於所述電子模塊中的電氣構件向外連接的功能，需要在所述遮蓋元件的內部區域或者說在所述電子模塊內部中的構件承載電路板元件的構件與電路板元件的連接。為此將一適當的開口設置到所述承載元件中，該開口能夠實現所述構件與所述電路板元件的接觸。
[0018]作為電路板元件在本發明的上下文中一般理解為一種信號分配部件和/或電流分配部件。因此落入其下的不僅有常見的已知的電路板或者說例如由環氧樹脂製成的印刷電路板(PCB )，而且同樣還有柔性的膜導體(FoI ienIeiter )或者說柔性電路板(FCB )。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]本發明的實施例在附圖中示出並且在下面的描述中詳細說明。
[0020]其中:
圖la、b不出了一電子模塊結構；
圖2a、b示出了根據本發明的一示例性的電子模塊結構；以及 圖3a至h示出了根據本發明的電子模塊的其它的示例性的細節。
【具體實施方式】
[0021]圖2a、b示出了根據本發明的一示例性的電子模塊結構。
[0022]根據本發明，示出了所述電子模塊的單個的部件的一種改變的層結構。這樣，所述電路板元件3作為貼靠在所述承載元件7的一個側面上來示出，而所述遮蓋元件4布置在所述承載元件7的對置的側面上。示例性地，作為承載板7可以使用一金屬板，例如一具有
1.5至2mm的板材厚度的鋁板，在某些情況下通過卷邊來增厚。
[0023]因此，電路板元件3可以示例性地布置在一承載元件底面27上，而遮蓋元件4布置在一承載元件頂面28上。電路板元件3可以利用一粘接材料9、例如一液態的粘接介質或粘接帶來油密封地並且寬面積地敷設到所述承載元件7上。同樣，在所述承載元件頂面28上在所述遮蓋元件4的內部區域24中可以布置一構件承載電路板元件2，示例性地構造成LTCC或微電路板，其可利用一導熱粘接介質8粘接到所述承載元件上。由此可以在使用所述承載元件7的情況下將一熱下陷(Wkmesenke) 22連接到所述構件承載電路板元件2上，由此使布置在所述構件承載電路板元件2上的電子構件的損失熱11可經由所述承載元件7側部地輸出。此外，所述熱下陷22也可以是根據本發明的電子模塊的例如在一控制器殼體中的緊固點。
[0024]在所述電路板元件3的內部可以引入傳導元件5、例如銅導體，其在使用一適當的接觸元件6的情況下使所述構件承載電路板元件2上的構件與外部的功能元件、例如插頭或傳感器進行接觸且因此連接到其上。同樣地，也可以考慮與一車輛通訊總線如LIN或CAN-BUS的連接。
[0025]為了實現所述構件承載電路板元件2上的構件與處於所述電路板元件3中的傳導元件5的連接，例如通過使用例如 構造成鍵合件的接觸元件6，可以在所述承載元件7中設置直至示例性的四個開口 21，所述開口例如構造成長孔。
[0026]所述電子模塊的單個的元件的這種布置能夠實現，所述遮蓋元件4和所述承載元件7可由一可比性的材料、例如鋁或鋼製成，且因此具有一相同的或至少類似的或者說僅很小差別的熱膨脹係數12、20。由此能夠通過粘接、尤其是在不具有額外出現的剪力的情況下實現一可靠的遮蓋元件緊固或者說密封，其中，所述剪力會作用到所述粘接連接件上。
[0027]在根據本發明的電子模塊中的壓力作用面23由設計引起地明顯小於在常見的電子模塊中的壓力作用面，從而由此引起一很小的力18。該力又對所述電子模塊的總結構，尤其是所述粘接連接件和所述控制器或者說所述電子模塊的密封性產生積極的影響。
[0028]圖2b示出了所述電子模塊I的通過AA的截面。
[0029]圖3a示出了與圖2a可比的電子模塊結構。作為其它細節，所述承載元件7在所述遮蓋元件4之外且因此在所述遮蓋元件4的外部區域26中具有一其它的開口或者說留空部33，尤其是利用收縮(Einzug)。這裡，所述承載元件7提供了一施加到位於其下的電路板元件3且尤其是處於其中的傳導元件5上的侵入(Zugriff )。這樣，例如可以將一導體元件29利用單個的線纜絞合線31連接到處於所述電路板元件3中的傳導元件5上或者說從其上脫開。因此，在所述開口 33的基底上可以布置一用於線纜29的接觸可能性，例如一焊接墊(Lot-Pad) 30。
[0030]在一可能的選擇性焊接程序之前，可以將線纜或者說FPC (柔性印刷電路(Flexible Printed Circuit))通過一塑料保持件32緊固或者說保持在所述開口 33中。在所述焊接程序之後可以將一澆注材料35加入到一定的水平34上並且在其硬化之後例如用作碎屑保護或油保護。
[0031]圖3b中的電子模塊與圖2a以及3a的電子模塊I可比性地示出，具有如下例外，即代替線纜29布置一傳感器元件36。
[0032]圖3b在此情況下示出了一模塊功能元件、示例性的一轉速傳感器元件36的緊固。其簡化地展示為具有衝制柵格和印製導線38的ASIC37，所述印製導線在下端部處與所述電路板元件3的焊接墊30連接。為了緊固所述傳感器元件36，所述承載元件可以具有銷，該銷在敷設了所述傳感器元件36之後變形成一鉚釘頭40，用以將所述傳感器元件36基本上無間隙地連接上。作為碎屑保護或油保護，又可以使用一硬化的澆注材料39或油漆，其可以隨後通過開口 46加入。
[0033]圖3c至3e展示了所述遮蓋元件4到所述承載元件7上的可能的連接。
[0034]在圖3c中遮蓋元件4和承載元件7的由基本上材料相同的元件、例如鋁或鋼所形成的結構能夠實現通過構造一焊接連接件41的一種可靠的蓋子緊固和/或密封。該焊接連接件可以示例性地作為雷射焊接連接件、電子射線焊接連接件或電阻焊接連接件實現。
[0035]圖3d示出了用於將所述遮蓋元件4在所述承載元件7上密封和緊固的澆注材料44的使用。所述遮蓋元件4的邊緣42在圖3d中被引入到一在所述承載元件7中環繞的凹槽43中並且可以隨後利用一硬化的澆注材料44來密封和緊固。澆注材料44在此情況下也可以具有一定的剩餘柔韌性並且例如由一類似橡膠的材料構成。
[0036]圖3e示出了在使用一鉚釘元件45的情況下所述遮蓋元件4的一種其它的可能的連接。為此可以使用一穿過所述遮蓋元件4、所述承載元件7和所述電路板元件3的鑽孔，用以將所述鉚釘元件45引入。在所述承載元件7中可以在底面27上並且在頂面28上設置一具有密封元件48、49的凹槽。在該情況下可以例如棄用一用於密封的粘接連接件。 [0037]在圖3f中示出了一到達所述遮蓋元件4的內部區域中的開口，該開口不僅穿過所述電路板元件3而且穿過所述承載元件7。通過該開口能夠例如利用一矽凝膠來填充所述遮蓋元件的內部。同樣地，可以使用一相應的用於一密封性測試、例如一超壓測試或一氦氣洩漏測試的開口。為此可以在所述承載元件7中示例性地設置一分級鑽孔51，其隨後通過一密封元件，例如一球形的元件52關閉，該密封元件從所述電路板元件3的底面或側面通過一在那裡設置的鑽孔50引入並且在所述分級鑽孔51中鎖止，例如夾緊。
[0038]在圖3g中所述承載元件7示例性地構造有一 U形的、優選深拉的區域61，其容納一密封兀件62、例如一密封圈,用於密封在所述承載兀件7和所述電路板兀件3之間的洩漏路徑。電路板元件3可以在此情況下通過一粘接緊固件9緊固在所述承載元件7上。為了將所述遮蓋元件4緊固在所述承載元件7上，示例性地又使用一合適的焊接連接件41。特別合適的或者說優選的是一種焊接工藝，其具有一很小的熱輸入，以便不損傷密封圈62或電路板3。
[0039]在根據圖3h的示例性的構造方案中，所述承載元件7又具有一 U形的、深拉的區域61，該區域設有一密封元件62。所述電路板元件3可以在此情況下在所述電子模塊I的區域中通過一個或多個由所述承載元件7的材料所成形的銷來緊固，所述銷在連接之後可以變形成一鉚釘頭66。
[0040]所述承載元件7由一用於熱輸出的金屬材料所製成的構造方案在此情況下限定到一區域67上，例如示例性地限定到所述電子模塊的附近的區域上。緊接在該金屬結構之後示例性地跟隨一改型部(Ummoldung) 68,例如由一塑料構成,其示例性地如在區域69中所示可經由一栓模具與所述承載元件7連接。[0041]一改型部68在此情況下能夠實現金屬和塑料在一個構件上的組合。在此情況下，能夠實現複雜的形狀，這些形狀通過利用板材的深拉可能無法實現，用以例如容納功能元件。此外，可以實現彈性的塑料元件以及相比於一金屬結構的重量節省。所述改型部68也可以作為外嵌件技術(Outserttechnick)已知。
[0042]在塑料承載元件區域中，所述電路板元件3可以示例性地通過鎖止鉤71和/或通過熱壓接栓72緊固。為此可以在所述電路板元件3中設置適配的留空部70。
[0043]作為所述遮蓋元件4在所述承載元件7上的緊固，在圖3h中示例性地使用一正接合縫(Stirnfugennaht) 65作為焊接連接件。
[0044]圖2a至3h的單個的細節在此情況下不應視為專門針對各附圖。而是可以將單個的元件、例如連 接方法、密封介質等等自由組合，用以滿足所需的使用場合。
【權利要求】
1.用於車輛的電子模塊(1)，具有 一遮蓋元件(4)； 一構件承載電路板元件(2)； 一具有第一側面和第二側面的承載元件(7)； 一電路板元件(3);以及 至少一個接觸元件(6)，設置用於提供在所述構件承載電路板元件(2)和所述電路板元件(3)之間的導電的接觸； 其中，所述遮蓋元件(4 )和所述構件承載電路板元件(2 )布置在所述承載元件(7 )的第一側面上； 其特徵在於， 所述電路板元件(3)布置在所述承載元件(7)的第二側面上； 所述承載元件(7 )具有至少一個開口( 21);並且 所述接觸元件(6 )通過所述開口( 21)引導。
2.按照前述權利要求所述的電子模塊， 其中，所述電子模 塊(I)是氣密地構造的。
3.按照前述權利要求中任一項所述的電子模塊， 其中，所述遮蓋元件(4)的材料和所述承載元件(7)的材料具有一類似的熱膨脹係數，尤其是由相同的材料構成。
4.按照前述權利要求中任一項所述的電子模塊， 其中，所述遮蓋元件(4)和所述承載元件(7)通過由如下組所構成的連接件連接，所述組由粘接連接件、焊接連接件、澆注連接件和鉚釘連接件組成；和/或 其中，所述電路板元件(3)和所述承載元件(7)在使用一粘接件的情況下連接。
5.按照前述權利要求中任一項所述的電子模塊， 其中，所述承載元件(7 )在所述遮蓋元件(4 )之外具有一其它的開口( 33 )，用於將一導體元件(29)或一傳感器元件(36)連接到所述電路板元件(3)上。
6.按照前述權利要求中任一項所述的電子模塊， 其中，所述承載元件(7 )具有至少一個在所述承載元件(7 )與所述遮蓋元件(4 )和/或所述承載元件(7 )與所述電路板元件(3 )之間的帶有一密封元件(48、49、62 )的留空部(50、61)。
7.按照前述權利要求中任一項所述的電子模塊， 其中，所述承載元件(7 )和所述電路板元件(3 )在所述遮蓋元件(4 )的內部區域中具有一能關閉的鑽孔(50、51)。
8.按照前述權利要求中任一項所述的電子模塊，其中，在所述承載元件(7)上在所述遮蓋元件(4)的外部區域中設置一變型部(68)，尤其是一塑料變型部。
9.用於車輛的控制器，具有一按照前述權利要求中任一項所述的電子模塊。
10.車輛，尤其是汽車，具有一按照前述權利要求所述的控制器和/或一按照權利要求1至8中任一項所述的電子模塊。
【文檔編號】H05K5/06GK104025284SQ201280054627
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2012年9月4日 優先權日:2011年11月8日
【發明者】H.奧特 申請人:羅伯特·博世有限公司