DE102004031403A1

DE102004031403A1 - Switching module comprises a carrier and a housing section that forms a hollow chamber

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Publication number: DE102004031403A1
Application number: DE200410031403
Authority: DE
Inventors: Tanja Roy; Karl Smirra
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 2004-06-29
Filing date: 2004-06-29
Publication date: 2006-02-02

Abstract

A switching module, comprises a carrier (2) and a housing section (6) that forms a hollow chamber (5) in which the carrier is located. The housing section is based on polysiloxane and is in the form of a sleeve.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schaltungsmodul mit einem Schaltungsträger und mit einem Gehäuseteil, das einen Hohlraum bildet, in den der Schaltungsträger einbringbar ist.The The invention relates to a circuit module with a circuit carrier and with a housing part, which forms a cavity into which the circuit carrier can be introduced is.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung des Schaltungsmoduls.The The invention further relates to a method of manufacturing the circuit module.

Ein derartiges Schaltungsmodul und ein Verfahren zu dessen Herstellung ist aus der US 40 47 242 bekannt. Das bekannte Schaltungsmodul weist ein metallisches Gehäuse auf, in das zwei mit Bauelementen bestückte Schaltungsträger einbringbar sind. Um Platz zu sparen, sind die Schaltungsträger im Gehäuse diagonal angeordnet. Um ferner eine thermische Expansion des Gehäuses zu ermöglichen, ist einer der Schaltungsträger nur an einem Ende am metallischen Gehäuse befestigt. Dadurch ist das andere Ende gegenüber dem metallischen Gehäuse beweglich, so dass sich das metallische Gehäuse in einem geringeren oder größeren Maße als der Schaltungsträger thermisch ausdehnen kann.Such a circuit module and a method for its production is known from US 40 47 242 known. The known circuit module has a metallic housing into which two circuit carriers equipped with components can be inserted. To save space, the circuit carriers are arranged diagonally in the housing. In order to further allow thermal expansion of the housing, one of the circuit carriers is attached only at one end to the metallic housing. As a result, the other end is movable relative to the metallic housing, so that the metallic housing can expand thermally to a greater or lesser extent than the circuit carrier.

Derartige Schaltungsmodule, die in der Automobilindustrie insbesondere zur Aufnahme von Motor- und Getriebesteuerungen verwendet werden, sollen die auf den Schaltungsträgern implementierten Schaltungen vor Spritzwasser und sonstigen Verunreinigungen schützen. Hinzu kommt, dass die Umgebung, in der die Schaltungsmodule zum Einsatz kommen, häufig stark vibrationsbelastet ist. Es sind daher besondere Vorkehrungen zu treffen, um die Funktion der Schaltungsmodule auch bei lang andauernder Vibrationsbelastung zu sichern.such Circuit modules used in the automotive industry in particular for Recording engine and transmission controls are used on the circuit boards implemented circuits against splashing water and other contaminants protect. In addition, the environment in which the circuit modules for Use, often is heavily vibrated. There are therefore special precautions to meet the function of the circuit modules even with long-lasting Secure vibration load.

Ein Nachteil des bekannten Gehäuses ist, dass das metallische Gehäuse eine komplexe räumliche Struktur aufweisen muss, um den Schaltungsträger aufnehmen zu können. Dies führt zu einem hohen Gewicht des metallischen Gehäuses. Außerdem ist das metallische Gehäuse schwer herzustellen und schwierig zu montieren.One Disadvantage of the known housing is that the metallic case a complex spatial Structure must have to accommodate the circuit board can. This leads to a high weight of the metallic housing. In addition, the metallic casing difficult to manufacture and difficult to assemble.

Weiterhin ist aus der EP 0 125 619 A2 ein Schaltungsmodul bekannt, bei dem die Bestückungsseite eines in einem metallischen Gehäuse angeordneten Schaltungsträgers mit Silikon vergossen worden ist.Furthermore, from the EP 0 125 619 A2 a circuit module is known in which the component side of a arranged in a metallic housing circuit substrate has been shed with silicone.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein einfach herstellbares für den Einsatz in der Automobilindustrie geeignetes Schaltungsmodul zu schaffen. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu dessen Herstellung anzugeben.outgoing From this prior art, the invention is based on the object an easy to produce for suitable for use in the automotive industry circuit module to accomplish. The invention is also based on the object, a Specify method for its production.

Diese Aufgaben werden durch das Schaltungsmodul bzw. das Verfahren gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. In davon abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen angegeben.These Problems are solved by the circuit module or the method according to the independent claims. In it dependent claims indicated advantageous embodiments and developments.

Das Schaltungsmodul weist ein Gehäuseteil auf, das einen Hohlraum bildet, in den der Schaltungsträger einbringbar ist, und das auf der Basis von Polysiloxan hergestellt ist.The Circuit module has a housing part, which forms a cavity into which the circuit carrier can be introduced is, and which is made on the basis of polysiloxane.

Materialien auf der Basis von Polysiloxan sind auch unter der Bezeichnung Silikon bekannt. Ein aus Silikon gefertigtes Gehäuseteil bietet eine Reihe von Vorteilen. Zum einen weist Silikon eine Temperaturbeständigkeit auf, die das Material für den Einsatz im Motorraum eines Automobils geeignet er scheinen lassen. Zum anderen ist Silikon witterungsbeständig und kann über längere Zeit ultraviolettem Licht oder Ozon ausgesetzt werden. Ferner kann Silikon beliebig geformt werden, so dass das Gehäuseteil an die jeweiligen Anforderungen angepasst werden kann. Ein weiterer Vorteil ist die Elastizität des Materials, die es erlaubt, thermisch bedingte oder konstruktionsbedingte Maßänderungen auszugleichen. Schließlich weist ein Schaltungsmodul, mit einem aus Silikon gefertigten Gehäuseteil ein geringeres Gewicht auf, als ein Schaltungsmodul, dessen Gehäuseteil aus einem metallischen Werkstoff oder auch aus einem sonstigen Kunststoff hergestellt ist.materials based on polysiloxane are also called silicone known. A made of silicone housing part offers a number of Benefits. On the one hand silicone has a temperature resistance on that the material for make it seem suitable in the engine compartment of an automobile. On the other hand, silicone is weather-resistant and can last longer ultraviolet light or ozone. Furthermore, silicone can be shaped arbitrarily, so that the housing part to the respective requirements can be adjusted. Another advantage is the elasticity of the material that it allows thermally induced or construction-related dimensional changes compensate. After all has a circuit module, with a made of silicone housing part a lower weight than a circuit module whose housing part from a metallic material or from another plastic is made.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Gehäuseteil eine den Schaltungsträger umschließende einstückig ausgebildete Hülle. Dies bietet den Vorteil, dass lediglich entlang einer Steckerdurchführung eine Abdichtung vorgesehen werden muss.at a preferred embodiment is the housing part one the circuit carrier enclosing one piece trained case. This offers the advantage that only along a connector bushing a Sealing must be provided.

Ferner kann die den Schaltungsträger umschließende Hülle so ausgebildet sein, dass die Hülle an Außenseiten von auf dem Schaltungsträger angeordneten Bauelementen anliegt. Durch diese Maßnahme wird der Raumbedarf für das Schaltungsmodul minimiert.Further can the the circuit carrier enclosing Shell like that be formed, that the shell to outsides from on the circuit board arranged components applied. This measure will the space required for minimizes the circuit module.

Um das Anliegen der Hülle an den Bauelementen zu gewährleisten, kann in der Hülle ein verschließbarer Sauganschluss vorgesehen sein, der an eine Unterdruck erzeugende Saugvorrichtung anschließbar ist. Dadurch lässt sich innerhalb der Hülle ein Unterdruck erzeugen, der dazu führt, dass die Hülle auf die Außenseiten der auf dem Schaltungsträger angeordneten Bauelemente gedrückt wird.Around the concern of the shell to ensure the components can in the shell a lockable Suction connection may be provided, which is connected to a vacuum generating Suction device can be connected is. By doing so leaves get inside the case Create negative pressure that causes that the case on the outside the on the circuit carrier pressed components pressed becomes.

Zur Befestigung des Gehäuseteils an einem Träger können in einem Randbereich des Gehäuseteils metallisch gefasste Durchführungen ausgebildet sein, so dass das Gehäuseteil mit Hilfe von durch die Durchführungen hindurchgeführten Schrauben oder Nieten fixierbar ist.To attach the housing part to a carrier, passages which are set in a metallic manner can be formed in an edge region of the housing part, so that the housing part can be formed with the help of Passages guided through screws or rivets is fixable.

Die Dichtung zwischen dem Gehäuseteil und einem Kontaktelement, das der Kontaktierung des im Inneren des Gehäuseteils angeordneten Schaltungsträgers dient, wird vorzugsweise durch das Zusammenwirken einer um das Kontaktelement umlaufenden Nut mit einer um das Kontaktelement umlaufenden Dichtlippe bewerkstelligt. Auf diese Weise lassen sich Dichtungen vermeiden, die sich nachträglich nur schwer lösen lassen.The Seal between the housing part and a contact element, the contacting of the inside of the housing part arranged circuit carrier serves, is preferably by the interaction of a to the contact element circumferential groove with a circumferential around the contact element sealing lip accomplished. In this way seals can be avoided which later difficult to solve to let.

Es ist jedoch auch möglich, die Dichtung zwischen Kontaktelement und Gehäuseteil mit Hilfe einer im fließfähigen Zustand aufgebrachten Silikonmasse abzudichten, die dann nachträglich ausgehärtet wird.It but it is also possible the seal between the contact element and the housing part by means of a flowable condition To seal applied silicone compound, which is then cured later.

Um die Wärmeableitung des Schaltungsmoduls zu verbessern, kann Silikon verwendet werden, dem die Wärmeleitfähigkeit verbesserndes Material zugemischt worden ist.Around the heat dissipation of the circuit module, silicone can be used the thermal conductivity improving material has been mixed.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung im Einzelnen erläutert werden. Es zeigen:Further Details and advantages of the present invention will be apparent from the following description, in the embodiments of the invention will be explained in detail with reference to the drawing. Show it:

1 eine Explosionsansicht eines Schaltungsmoduls mit einer Hülle aus Silikon; 1 an exploded view of a circuit module with a sheath made of silicone;

2 das Schaltungsmodul aus 1 im zusammengebauten Zustand; und 2 the circuit module 1 in the assembled state; and

3 einen Querschnitt durch ein weiteres Schaltungsmodul. 3 a cross section through another circuit module.

In 1 ist ein Schaltungsmodul 1 dargestellt, das eine Leiterplatte 2 umfasst, auf der eine Vielzahl von elektrischen Bauelementen 3 angeordnet ist. Ferner ist auf die Leiterplatte 2 ein Stecker 4 montiert. Die Leiterplatte 2 kann in einen Hohlraum 5 einer Hülle 6 eingebracht werden, wobei die Dichtung zwischen dem Stecker 4 und der Hülle 6 mit Hilfe eines Dichtrings 7 ausgeführt wird. Der Dichtring 7 kann ein zwischen Hülle 6 und Stecker 4 einklemmbares Teil sein oder nach dem Einbringen der Leiterplatte 2 in den Hohlraum 5 der Hülle 6 mit Hilfe einer fließfähigen Silikonmasse ausgeführt werden.In 1 is a circuit module 1 shown that a printed circuit board 2 includes on the a variety of electrical components 3 is arranged. Further, on the circuit board 2 a plug 4 assembled. The circuit board 2 can into a cavity 5 a shell 6 be introduced, with the seal between the plug 4 and the shell 6 with the help of a sealing ring 7 is performed. The sealing ring 7 can one between shell 6 and plugs 4 be clamped part or after the introduction of the circuit board 2 in the cavity 5 the shell 6 be carried out with the help of a flowable silicone mass.

Um ein Befestigen der Hülle 6 auf einer Unterlage zu erleichtern sind an der Hülle 6 sich in seitliche Richtung erstreckende Randleisten 8 vorgesehen, in die Löcher 9 eingestanzt sind. Um die Löcher 9 vor einem Ausreißen zu schützen, sind in die Löcher 9 metallische Fassungen 10 eingebracht.To attach the case 6 to facilitate on a pad are on the shell 6 Sideways extending sideways 8th provided in the holes 9 are punched. Around the holes 9 To protect against tearing are in the holes 9 metallic frames 10 brought in.

Daneben ist es auch möglich, das Schaltungsmodul im Fahrzeug mit Hilfe einer Klemmvorrichtung zu befestigen. In diesem Fall kann auf das Einbringen der Löcher 9 und auf die metallischen Fassungen 10 verzichtet werden.In addition, it is also possible to secure the circuit module in the vehicle by means of a clamping device. In this case may be on the insertion of the holes 9 and on the metallic versions 10 be waived.

3 zeigt einen Querschnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform des Schaltungsmoduls 1, bei dem im Bereich des Steckers 4 an der Hülle 6 eine um den Stecker 4 umlaufende Dichtlippe 11 ausgebildet ist, die in eine am Gehäuse des Steckers 4 ausgebildete Dichtnut 12 eingreift. Die Querschnittsfläche einer Öffnung 13 der Hülle 6 ist dabei vor zugsweise so gewählt, dass die Hülle 6 den Stecker 4 umspannt und die Dichtlippe 11 aufgrund der Spannung der Hülle 6 in die Dichtnut 12 gedrückt wird. 3 shows a cross section through a modified embodiment of the circuit module 1 , in the area of the plug 4 on the shell 6 one around the plug 4 circumferential sealing lip 11 is formed in one on the housing of the plug 4 formed sealing groove 12 intervenes. The cross-sectional area of an opening 13 the shell 6 is preferably chosen before that the shell 6 the plug 4 spanned and the sealing lip 11 due to the tension of the shell 6 in the sealing groove 12 is pressed.

Bei einem abgewandelten Ausführungsbeispiel sind nur einzelne Fixier- oder Überlappungstellen am Stecker ausgeformt. Gegegenenfalls muss dann die Dichtheit zwischen Hülle und Stecker durch ein geeignetes Dichtmaterial sichergestellt werden.at a modified embodiment are only single fixation or overlap sites formed on the plug. If necessary, then the tightness between Shell and Plug can be ensured by a suitable sealing material.

In Fällen, in denen eine Außenseite der Leiterplatte 2 nicht vor äußeren Einwirkungen geschützt werden muss, ist es ferner denkbar, anstelle der die Leiterplatte 2 umschließenden Hülle 6 eine aus Silikon gefertigte, sich lediglich über die Bauelemente 3 erstreckende Abdeckung vorzusehen und diese beispielsweise mit Hilfe von Nieten an der Leiterplatte 2 zu befestigen.In cases where an outside of the circuit board 2 It is also conceivable, instead of the printed circuit board, to be protected from external influences 2 enclosing shell 6 a made of silicone, only on the components 3 to provide extending cover and this example, with the help of rivets on the circuit board 2 to fix.

Bei einer abgewandelten, nicht dargestellten Ausführungsform ist ferner in der Hülle 6 ein Sauganschluss ausgebildet, der an eine Absaugvorrichtung anschließbar ist. Dadurch lässt sich im Schaltungsmodul ein Unterdruck erzeugen, der dazu führt, dass sich die Hülle 6 eng an die Außenseite der Bauelemente 3 und der Leiterplatte 2 anlegt.In a modified, not shown embodiment is also in the shell 6 a suction port is formed, which is connectable to a suction device. As a result, a negative pressure can be generated in the circuit module, which leads to the shell 6 close to the outside of the components 3 and the circuit board 2 invests.

Die Hülle 6 und eine eventuelle Abdeckung werden nachfolgend kurz als Gehäuseteile bezeichnet.The case 6 and a possible cover are hereinafter referred to briefly as housing parts.

Unabhängig von der konkreten räumlichen Ausgestaltung der Gehäuseteile 6 ergibt sich bei der Verwendung von Silikon für die Hülle eine Reihe von Vorteilen:
Zum einen ist Silikon temperaturbeständig und eignet sich ohne weiteres für den Einsatz in einem Temperaturbereich von -100°C bis 180°C. Bei einzelnen Varianten von Silikon kann sogar eine Temperaturbeständigkeit bis in den Bereich von 300°C erreicht werden. Silikon ist ferner witterungsbeständig und zersetzt sich auch unter der Einwirkung von Ozon oder ultraviolettem Licht nicht. Auch bei einer lange andauernden Vibrationsbelastung tritt bei Silikon keine Materialermüdung ein. Weiter hervorzuheben ist das geringe Gewicht eines unter Verwendung von Silikon hergestellten Schaltungsmoduls im Vergleich zu einem Schaltungsmodul, dessen äußere Hülle mit Gehäuseteilen aus einem metallischen Werkstoff oder aus einem sonstigen Kunststoff hergestellt ist. Die im Vergleich zu metallischen Werkstoffen zunächst schlechtere Wärmeleitfähigkeit kann durch das Beimischen geeigneter Materialien verbessert werden.Regardless of the specific spatial design of the housing parts 6 There are a number of advantages to using silicone for the case:
On the one hand, silicone is temperature-resistant and is readily suitable for use in a temperature range from -100 ° C to 180 ° C. In some variants of silicone even a temperature resistance up to the range of 300 ° C can be achieved. Silicone is also weather-resistant and does not decompose under the influence of ozone or ultraviolet light. Even with a long-lasting vibration load occurs in silicone no material fatigue. Also worthy of note is the low weight of a circuit module made using silicone as compared to egg NEM circuit module, the outer shell is made with housing parts of a metallic material or other plastic. The initially inferior thermal conductivity compared to metallic materials can be improved by admixing suitable materials.

Silikon kann schließlich durch Gießen nahezu beliebig geformt werden. Dadurch lassen sich kleine Freiräume im Motorraum oder unterhalb der Fahrzeugkarosserie nutzen. Die Formgebung ist auch nicht auf kastenähnliche Formen wie bei herkömmlichen, aus metallischen Werkstoffen gefertigten Gehäusemodulen beschränkt.silicone can finally by pouring be shaped almost arbitrarily. This allows small spaces in the engine compartment or below the vehicle body. The shape is also not on box-like Shapes as in conventional, limited from metal materials manufactured housing modules.

Ein weiterer Vorteil von Silikon ist, dass die aus Silikon gefertigten Gehäuseteile elastisch sind. Folglich können die aus Silikon gefertigten Gehäuseteile auch dann noch verwendet werden, wenn die Maße der Leiterplatten 2 und der auf den Leiterplatten 2 montierten Bauelemente 3 von denjenigen Maßen abweichen, die ursprünglich bei der Konstruktion der Gehäuseteile für die Leiterplatte 2 und die darauf montierten Bauelemente 3 vorgesehen waren. Auch eine thermische Expansion der sich im Inneren der Schaltungsmodule 1 befindenden Leiterplatten oder Bauelemente kann aufgrund der Elastizität von Silikon durch die aus Silikon gefertigten Gehäuseteile aufgenommen werden.Another advantage of silicone is that the silicone body parts are elastic. Consequently, the housing parts made of silicone can still be used even if the dimensions of the printed circuit boards 2 and the on the circuit boards 2 assembled components 3 differ from those originally in the construction of the housing parts for the circuit board 2 and the components mounted thereon 3 were provided. Also, a thermal expansion in the interior of the circuit modules 1 located circuit boards or components can be accommodated due to the elasticity of silicone through the silicone-made housing parts.

Ein weiterer Vorteil ist schließlich, dass das zur Fertigung der Gehäuseteile aus Silikon notwendige Rohmaterial in kompakter Form gelagert werden kann.One further advantage is finally that for the manufacture of the housing parts Made of silicone necessary raw material can be stored in a compact form.

Die hier beschriebenen Schaltungsmodule 1 eignen sich insbesondere zur Aufnahme von Motor- und Getriebesteuerungen. Das Schaltungsmodul 1 kann dabei nicht nur als allein stehendes Modul verwendet werden, sondern auch in ein Getriebe integriert werden.The circuit modules described here 1 are particularly suitable for receiving engine and transmission controls. The circuit module 1 can not only be used as a stand-alone module, but also be integrated into a transmission.

Claims

Circuit module with a circuit carrier ( 2 ) and with a housing part ( 6 ), which has a cavity ( 5 ), in which the circuit carrier ( 2 ) can be introduced, characterized in that the housing part ( 6 ) is made on the basis of polysiloxane.

Circuit module according to claim 1, characterized in that the housing part is a circuit carrier ( 2 ) enclosing integral shell ( 6 ).

Circuit module according to claim 2, characterized in that the envelope ( 6 ) on outsides of on the circuit board ( 2 ) arranged components is applied.

Circuit module according to one of claims 1 to 3, characterized in that on the housing part ( 6 ) a suction port for sucking a in the interior of the housing part ( 6 ) is formed gas.

Circuit module according to one of claims 1 to 4, characterized in that in an edge region ( 8th ) of the housing part ( 6 ) Bushings ( 9 ) are formed for fastening means.

Circuit module according to one of claims 1 to 5, characterized in that the circuit carrier ( 2 ) one out of the shell ( 6 ) led out contact element ( 4 ) is arranged, and that the circuit module by the interaction of a sealing groove ( 12 ) and a sealing lip ( 11 ), each in the range of contact element ( 4 ) and housing part ( 6 ) are sealed.

Circuit module according to one of claims 1 to 6, characterized in that the housing part ( 6 ) a from the housing part ( 6 ) led out contact element ( 4 ).

Circuit module according to one of claims 1 to 7, characterized in that a from the housing part ( 6 ) led out contact element ( 4 ) is sealed by means of a flowable and curable, produced on the basis of polysiloxane composition.

Circuit module according to one of claims 1 to 8, characterized in that the material used on the Basis of polysiloxane has a temperature resistance in the range of -100 ° C to 180 ° C.

Circuit module according to one of claims 1 to 9, characterized in that the material used on the Based on polysiloxane the thermal conductivity improving substance is added.

Circuit module according to one of claims 1 to 10, characterized in that the material is a polyorganosiloxane is.

Method for producing a circuit module, in which a circuit carrier ( 2 ) into a cavity ( 5 ) housing part ( 6 ) is introduced, characterized in that the housing part ( 6 ) is prepared on the basis of polysiloxane.