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Die Erfindung betrifft ein Modul für eine integrierte Steuerelektronik gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Moduls, insbesondere für Getriebe- oder Motorsteuerungen in der Automobilindustrie.
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Stand der Technik
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In der Kraftfahrzeugtechnik werden Komponenten wie Getriebe-, Motoren- oder Bremssysteme zunehmend vornehmlich elektronisch gesteuert. Hierbei gibt es eine Entwicklung hin zu integrierten mechatronischen Steuerungen, also zur Integration von Steuerelektronik und den zugehörigen elektronischen Komponenten wie Sensoren oder Ventile in das Getriebe, den Motor oder das Bremssystem. Steuergeräte weisen also im Allgemeinen eine Vielzahl an elektronischen Komponenten auf, welche in Verbindung mit anderen Komponenten außerhalb des Steuergerätes stehen. Bei solchen „Vorort-Elektroniken“ sind diese Steuerungen nicht mehr in einem separaten geschützten Elektronikraum untergebracht und müssen daher entsprechenden Umwelteinflüssen und mechanischen, thermischen sowie chemischen Beanspruchungen standhalten.
Sie werden zu diesem Zweck normalerweise in spezielle Gehäuse eingesetzt. Zudem erfüllen die Gehäuse eine wichtige Abschirmfunktion. Um eine verlässliche Verbindung zu außerhalb des Gehäuses liegenden Komponenten zu ermöglichen, ist eine elektrische Verbindung von der Gehäuseinnenseite zur Gehäuseaußenseite notwendig. Die Verteilung von elektrischen Signalen und Strömen werden in aktuellen Serienanwendungen durch Stanzgitter (Leadframes) oder durch Verwendung flexibler Leiterplatten (FPCB)realisiert.
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Der übliche Aufbau für solche integrierten mechatronischen Anwendungen besteht aus einem keramischen Substrat, das die verschiedenen elektronischen Bauteile der zentralen Steuerungseinheit beinhaltet. Dieses keramische Substrat wird mittels Bonden mit starren oder flexiblen Leiterplatten verbunden, um die Anbindung der peripheren Komponenten an die Zentraleinheit zu ermöglichen. Wie schon beschrieben sind zum Beispiel Getriebesteuerungsmodule im Getriebeölsumpf untergebracht und daher vollständig mit Öl und der darin enthaltenen leitenden Kontamination umgeben. Dies können zum Beispiel Kontaminationen aus Verzahnungsabrieb, Zerspanungsreste aus Fertigungsprozessen oder unzulänglichen Wasch- und Reinigungsprozessen des Getriebegehäuses und/oder der verbauten Komponenten sein. Zum notwendigen Schutz vor solcher Kontamination, vor Beschädigungen und Leiterbahn- oder Bondkurzschlüssen wird eine Verdeckelung, üblicherweise als metallischer, nicht-metallischer oder metallisierter Gehäusedeckel, auf die Gehäusebodenplatte aufgebracht und hermetisch abgedichtet. Dieser Gesamtverbund aus keramischem Substrat, Leiterplatten und deren Anbindung zur elektronischen Verbindung der Peripherie sowie hermetisch dichtem Gehäuse ist ein signifikanter Kostentreiber. Gerade die bevorzugt als Schaltungsträger eingesetzten LTCCs (Low Temperature co-fired Ceramics), die zur mechanischen Stabilität und thermischen Anbindung auf eine Grundplatte aufgebracht werden, stellen einen großen Kostenfaktor des gesamten Bauteils dar. Ihre elektronische Verbindung über flexible Leiterplatten oder Stanzgitter zu den außerhalb des abgedichteten Gehäuses liegenden Komponenten ist zudem aufwendig und daher kostenträchtig.
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Es ist bekannt PCB (Printed Circuit Boards) als Signal und Stromverteilungskomponenten einzusetzen. Soll eine elektronische Verbindung zwischen zwei PCBs hergestellt werden, wird dies bisher üblicherweise mit einem separaten Stecker, einem so genannten Pressfit-Interconnector, realisiert, der auf zwei Seiten mindestens einen Pressfit-Pin oder einen Pressfit-Pin-Bereich aufweist. Nachteilig ist, dass ein solcher Stecker individuell konzipiert und angefertigt werden muss. Zudem ist der Verbau- und Verbindungsschritt des Steckers zu den Leiterplatten ein zusätzlicher Prozess, der entsprechenden Qualitätsanforderungen genügen muss und aufwendig ist.
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In der
US 66 91 408 B2 ist eine elektrische Verbindung von zwei Leiterplatten beschrieben. Bei einer der Leiterplatten überragen separat anzubringende elektrische Verbindungselemente an mindestens einer Stirnseite die Leiterplatte. Diese elektrischen Verbindungselemente können in entsprechende Ausnehmungen einer zweiten Leiterplatte eingeführt werden, um eine elektrische Verbindung herzustellen. Die Herstellung und Ausformung dieser separaten Verbindungselemente ist sehr aufwendig. Nachteilig ist außerdem, dass die entstehende Verbindung eine geringe Stabilität aufweist.
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Aus der US 2004 / 0 214 466 A1 ist es bekannt die Länge der Signal- und Strompfade bei der Verbindung von zwei PCB Leiterplatten zu verkürzen, wobei zwei PCB hierbei jeweils über die Breite ihrer Stirnseite kammartig mit einer Vielzahl an Aussparungen versehen werden, die jeweils mindestens einen elektrischen Kontakt aufweisen. Die Stirnseiten der beiden PCB sind mit ihren Ausnehmungen aufeinander angepasst, so dass diese ineinander geschoben und über Bondungen miteinander kontaktiert werden können. Die Kontakte müssen daher aufwendig hergestellt und außerdem durch zusätzliche Maßnahmen vor leitender Kontamination vor Kurzschlüssen geschützt werden. Die Fertigung der Vielzahl an Ausnehmungen ist gerade auch im Hinblick auf die einzuhaltenden Toleranzen sehr kritisch und aufwendig. Darüber hinaus ist die Stabilität des entstehenden Leiterplattenverbunds vertikal zu den verschiedenen Lagen der Leiterplatten und zu den Ausnehmungen gering.
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Aufgabenstellung
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Modul mit vereinfachtem Aufbau für eine integrierte Steuerelektronik mit einem Gehäuse, einer darin untergebrachten zentralen Steuerungseinheit umfassend verschiedene elektronische Bauteile und einer elektronischen Verbindung zwischen dem Gehäuseinnenraum und dem Gehäuseaußenraum bereit zu stellen, welche eine einfache und flexible Verbindung zu außerhalb des Gehäuses liegenden Komponenten ermöglicht, wobei die elektronische Verbindung und die zentrale Steuerungseinheit bei günstiger Nutzungsauslastung einen vereinfachten und daher kostengünstigeren Aufbau aufweist und gleichzeitig sicher vor Kurzschluss und/oder leitender Kontamination geschützt ist.
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Dies wird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung entsprechend des Patentanspruchs 1 sowie mit einem Verfahren zur Herstellung einer solchen Vorrichtung gemäß Anspruch 10 erreicht.
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Erfindungsgemäß wird ein Modul für eine integrierte Steuerungselektronik mit mindestens einem Gehäusedeckel und einem Basiselement als elektrische Verbindung zwischen dem Gehäuseinnenraum und außerhalb des Gehäuses liegenden Komponenten vorgeschlagen, bei dem das Basiselement Träger für die elektronischen Bauteile der zentralen Steuerungselektronik und gleichzeitig thermische Anbindung an die Bodenplatte ist und aus mindestens zwei elektrisch und mechanisch direkt miteinander verbundenen zwei- oder mehrlagigen Leiterplatten gebildet wird, die gleich oder unterschiedlich aufgebaut sind und weiterhin die Bodenplatte eine Hydraulikplatte ist.
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Mit anderen Worten wird erfindungsgemäß ein Leiterplattenverbund von mindestens zwei elektrisch und mechanisch direkt miteinander verbundenen zwei- oder mehrlagigen Leiterplatten als Basiselement zur Signal- und Potentialverteilung eingesetzt, der weiterhin die elektronischen Bauteile der zentralen Steuerungseinheit trägt und zudem die Ableitung der durch die Leistungseinheiten erzeugten Wärme sicherstellt.
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Bevorzugt können erfindungsgemäß kostengünstige, zwei- oder mehrlagige Standard-Leiterplatten für die Ausbildung des Basiselements eingesetzt werden. Vorteilhafterweise können mit Leiterplatten gegenüber der Stanzgittertechnologie sehr feine Leitungsstrukturen realisiert werden. Darüber hinaus kann die mehrlagige Ausführung der Leiterplatten zur Entflechtung der Signal- und Strompfade genutzt werden. Weiterhin können durch einen einfachen Stanzprozess vorteilhafterweise variable applikationsspezifische Außenkonturen der PCB ausgebildet werden.
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Unter direkter Verbindung der mindestens zwei PCB wird erfindungsgemäß verstanden, dass die Verbindung ohne separaten Stecker realisiert wird, so dass die Anzahl der Einzelteile und Schnittstellen minimiert werden kann. Somit kann gegenüber der üblichen vorstehend beschriebenen Verbindung durch Stecker die mechanische Befestigung und die elektrische Verbindung der mindestens zwei PCB zum Basiselement vereinfacht und daher kostengünstiger hergestellt werden. Auf diese Weise kann außerdem die Anzahl der Schnittstellen deutlich reduziert und gleichzeitig die Länge der Signal- und Strompfade deutlich verkürzt und minimal gehalten werden. Die direkte Verbindung der PCBs hat erfindungsgemäß außerdem den Vorteil, dass die elektrische Verbindung nicht mehr zugänglich ist und daher ohne eine zusätzliche Abdeckung oder Dichtung vor Kontamination, insbesondere vor metallischen Spänen oder Partikeln und hierdurch verursachten Kurzschlüssen, geschützt ist.
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Die mindestens zwei PCBs können gleich oder unterschiedlich aufgebaut sein. Beispielsweise können sie aus unterschiedlichen Lagen, insbesondere Lagen mit unterschiedlichen Kupferdicken, Leiterbahnbreiten oder Lagenzahlen aufgebaut sein. Hierdurch sind vorteilhafterweise ein komplexer Leiterplattenaufbau des Basiselements, eine gute Nutzenauslastung und eine variable Anpassung auf verschiedene Anforderungen und Anwendungen möglich.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung kann mindestens eine PCB des Basiselements mindestens teilweise verformbar sein. Hierdurch wird es möglich, beispielsweise durch Biegen der PCB, auch dreidimensionale Strukturen zu erzeugen. Die Verformbarkeit kann beispielsweise durch Leiterplattenbereiche erzielt werden, die einen sehr dünnen Kern und sehr dünne Kupferflächen aufweisen. Der Kern kann zum Beispiel eine Dicke von 0,15 mm und die Kupferflächen eine Dicke von 35 µm haben.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann die direkte Verbindung der PCBs durch gegengleich ausgestaltete Kanten realisiert werden. Erfindungsgemäß wird hierunter verstanden, dass die Kanten bei der einen PCB von oben und bei der Anderen von unten derart abgefräst sein können, so dass die jeweilig gebildeten Oberflächen im Wesentlichen aufeinander angepasst sind. Die Kanten werden auf ihren zueinander gerichteten Oberflächen miteinander galvanisch kontaktiert. Die Kontaktstellen sind nachfolgend nicht mehr zugänglich, so dass eine zusätzliche Abdeckung zum Schutz vor leitender Kontamination nicht mehr notwendig ist. Nach der elektrischen Kontaktierung können die Leiterplatten beispielsweise durch Löten oder Verschweißen miteinander verbunden werden.
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Gleichermaßen bevorzugt kann die direkte Verbindung der Leiterplatten als Nut- und Federverbindung ausgestaltet sein. Erfindungsgemäß wird hierunter verstanden, dass im Wesentlichen die gesamte Breite der Stirnseite einer Leiterplatte als eine Nut und die einer zweiten Leiterplatte als Feder ausgestaltet ist. Diese Ausführungsform ist im Wesentlichen vertikal zum Lagenaufbau der Leiterplatten besonders stabil.
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Um die mechanische Festigkeit der Verbindung der PCBs zu erhöhen können in einer weiteren Ausführungsform zusätzlich unterstützende Nieten, Schrauben und/oder eine Heißverstemmung, Laminierung oder Klebung vorgesehen werden.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann die elektrische und mechanische Verbindung in einem parallelen Prozess ermöglicht werden, dass heißt gleichzeitig erfolgen. Insbesondere kann durch Löten die galvanische Kontaktierung und die mechanische Stabilisierung und Befestigung durch Kleben oder Laminieren realisiert werden. Der parallele Verbindungsprozess kann derart ausgestaltet sein, dass jeweils Lötpads auf den zu verbindenden Leiterplatten angebracht und diese aufeinander gelegt werden und weiterhin auf mindestens einer Leiterplattenseite beispielsweise eine Klebefolie, insbesondere Acrylkleberfolie, vorgesehen wird. Nachfolgend kann über das Einbringen von Druck und Temperatur, zum Beispiel mit einer Heißsiegelpresse, eine Lötverbindung hergestellt und gleichzeitig der Kleber vernetzt und ausgehärtet werden. Dies hat den Vorteil, dass die Lötverbindung, die bei üblichen Getriebe-Temperaturen über 150°C an Haltekraft verlieren kann, durch die zusätzliche mechanische Verklebung rundum stabilisiert wird. Die Herstellung der dauerhaften Verbindung in einem parallelen Prozessschritt ist darüber hinaus im Vergleich mit der Ausführung in zwei aufeinander folgenden Schritten besonders kostengünstig.
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Unter Träger für die elektronischen Bauteile der zentralen Steuerungseinheit wird erfindungsgemäß verstanden, dass die üblichen keramischen Substrate mit den darin integrierten elektronischen Bauteilen der Steuerungselektronik auf dem Basiselement aufgebracht sein können. Erfindungsgemäß bevorzugt können die elektronischen Bauteile der Steuerungselektronik auch direkt im Basiselement integriert sein. In dieser bevorzugten Ausführung kann der Einsatz teurer keramischer Schaltungsträger wie beispielsweise LTCCs (Low Temperature co-fired Ceramics) oder HTCs (High Temperature Ceramics) und deren Anbindung mittels starrer oder flexibler Leiterplatten an die peripheren Komponenten vermieden werden.
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In einer anderen bevorzugten Ausgestaltung können die elektronischen Bauteile der zentralen Steuerungselektronik in einer oder mehreren Leiterplatten des Basiselements integriert sein. Als elektronische Bauteile können beispielsweise gedruckte Widerstände oder Kapazitäten, die auch als Leitungen oder Flächen ausgeführt sein können, sowie Chips oder komplexe Chips (ICs) eingesetzt werden. Auf diese Weise sind eine erhöhte Langzeitstabilität und eine ausgezeichnete Anbindung an die Signal- und Potentialverteilung gewährleistet.
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Durch die erfindungsgemäßen Module kann vorteilhaft die Trägerwirkung, die Signal- und Potentialverteilung und die thermische Anbindung an die wärmeableitende Hydraulikplatte von einer einzigen Komponente, nämlich des Basiselements, übernommen werden. Auf diese Weise können signifikante Kosten der keramischen LTCCs und deren aufwendige Anbindung an die Wärmeableitung und die peripheren Komponenten wie Sensoren, Ventile oder andere Aktoren, gegenüber dieser bisher üblichen Form und Verwendung vermieden werden.
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Um eine verbesserte und definiertere Wärmeableitung zu erzielen kann das erfindungsgemäße Modul in einer bevorzugten Weiterbildung auf eine Hydraulikplatte auflaminiert sein. Dies stellt eine verlässliche und kostengünstige Fixierung sicher. Zudem wird auf diese Weise eine Abdichtung des Elektronikraums nach unten beispielsweise zum Getriebeöl hin erreicht. Der Gehäusedeckel kann aus jedem Material bestehen, das eine sichere Abdeckung der Oberfläche des Elektronikraums mit den Bauelementen der zentralen Steuerungseinheit erlaubt und gleichzeitig die notwendigen EMV-Abschirmwerte mitbringt. Beispielsweise kann ein metallisierter Kunststoff-Formkörper eingesetzt werden. In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird der Gehäusedeckel jedoch aus einem metallischen Material wie beispielsweise Stahlblech gefertigt. Dadurch ergeben sich eine erhöhte Langzeitstabilität und verbesserte Abschirmwerte über die gesamte Lebensdauer der elektronischen Steuervorrichtung. Zudem wird eine verbesserte Diffusionsdichte erzielt.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung können die mehrlagigen Leiterplatten des Basiselements verschiedene Vias zur thermischen Anbindung an die Hydraulikplatte und zur elektronischen Anbindung an die außerhalb des Gehäuses liegenden Komponenten aufweisen. Unter dem Begriff Via (Vertical Interconnection Access) wird erfindungsgemäß eine Durchkontaktierung verstanden, die zwischen den Leiterbahnebenen einer mehrlagigen Leiterplatte angeordnet ist. Mit Hilfe von Vias ist es außerdem möglich, die Leiterbahnebenen in zwei- oder mehrlagigen Leiterplatten zu wechseln. Dies ist insbesondere hinsichtlich einer guten Entflechtung komplexer Schaltungen von großem Vorteil.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung kann die elektronische Anbindung der außerhalb des Gehäuses liegenden Komponenten mittels Einpresstechnik und/oder Laserschweißen ausgeführt werden. Über so genannte Pressfit-Pins in der Einpresstechnik kann eine variable, einfache und sichere elektronische Verbindung zu den peripheren Komponenten hergestellt werden. Gleichermaßen bevorzugt kann diese Verbindung je nach Anforderung der Komponente auch mittels Laserschweißen hergestellt werden. Generell ist die Art der Verbindungsherstellung nicht kritisch und kann nach den jeweiligen Voraussetzungen der Komponenten und der vorhandenen Prozesseinrichtungen aus dem Fachmann bekannten Verfahren ausgewählt werden. So können die Verbindungen lösbar beispielsweise als Stecker oder nicht lösbar durch beispielsweise Löten oder Schweißen hergestellt werden. Das Basiselement wird besonders bevorzugt direkt mit den Signalgebern und -empfängern (insbesondere Sensoren, Ventile, etc.) außerhalb des Gehäuses verbunden.
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Die elektronischen Bauteile der zentralen Steuerungselektronik können bevorzugt mittels Lötverfahren oder Kleben auf dem Basiselement befestigt und/oder kontaktiert sein. Das Lötverfahren kann beispielsweise ein Reflow-Lötverfahren sein.
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Zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Moduls für ein elektronisches Steuergerät können mindestens zwei zwei- oder mehrlagige Leiterplatten direkt miteinander elektrisch und mechanisch zu einem Basiselement verbunden und das Basiselement mit den elektronischen Bauteilen der zentralen Steuerungselektronik bestückt werden, auf eine Hydraulikplatte aufgebracht und mit den außerhalb des Gehäuses liegenden Komponenten verbunden und nachfolgend der Gehäusedeckel befestigt werden. In der Abfolge kann die Bestückung des Basiselements mit den elektronischen Bauteilen entweder vor oder nach dem Aufbringen auf die Hydraulikplatte_erfolgen. Erfindungsgemäß können eine oder mehrere Leiterplatten des Basiselements mit elektronischen Bauteilen bestückt sein. Die elektronischen Bauteile können dabei mindestens teilweise auch im Basiselement integriert sein.
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In weiteren Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die mechanische und elektrische Verbindung der Leiterplatten zum Basiselement in aufeinander folgenden Prozessschritten oder in einem parallel ausgeführten Schritt hergestellt werden. Die Ausführung in einem parallel, das heißt gleichzeitig, ausgeführten Schritt ist besonders kostengünstig und daher erfindungsgemäß bevorzugt. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann die elektrische Verbindung durch Löten oder Schweißen und die mechanische Verbindung der Leiterplatten durch Laminieren oder Kleben hergestellt werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend in beispielhafter Weise anhand von verschiedenen Ausführungsvarianten in Verbindung mit den Zeichnungen erläutert, ohne hierauf beschränkt zu sein.
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In diesen zeigen:
- 1a und 1b eine schematische Schnittdarstellung von zwei Leiterplatten bei der Herstellung eines Basiselements über gegengleich ausgeführte Kanten für ein erfindungsgemäßes Modul.
- 2a und 2b eine schematische Schnittdarstellung von zwei Leiterplatten bei der Herstellung eines Basiselements über eine Nut und Federverbindung für ein erfindungsgemäßes Modul.
- 3 eine schematische Darstellung der Herstellung direkten Verbindung zweier PCBs in einem parallelen Prozessschritt.
- 3a und 3c sind dabei als Schnittdarstellungen und 3b als Draufsicht gezeigt.
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1a zeigt eine schematische Schnittdarstellung von zwei Leiterplatten 1a, 1b für die Herstellung eines Basiselements 2 über gegengleich ausgestaltete Kanten 3a, 3b für ein erfindungsgemäßes Modul. Die erste PCB 1a kann dabei von oben und die zweite PCB 1b von unten derart abgefräst werden, dass jeweils eine überstehende Kante 3a und 3b ausgebildet wird, die an ihrer Oberfläche jeweils einen freigelegte Kupferlagenbereich 4a, 4b trägt. Diese freigelegten Kupferlagenbereiche 4a, 4b stehen dann beispielsweise für einen Löt- oder Schweiß-Verbindungsprozess zur Verfügung. Die Kanten 3a und 3b können dabei so ausgestaltet sein, dass sie in ihren Abmessungen genau aufeinander angepasst sind und die beiden PCB 1a, 1b direkt miteinander elektrisch und mechanisch verbunden werden können. Vorteilhafterweise werden hierfür erfindungsgemäß keine zusätzlichen Verbindungselemente, wie beispielsweise Pressfit-Pins, benötigt. Durch den so gestalteten Verbindungsprozess kann die elektrische Kontaktierung der Leiterplatten 1a, 1b vollständig abgedeckt sein, so dass ein Schutz vor metallischer Kontamination, wie Späne oder Partikel, einem hierdurch verursachten Kurzschluss gewährleistet ist. Eine zusätzliche Abdeckung oder Schutzeinrichtung ist daher erfindungsgemäß nicht notwendig. In der gezeigten Ausführungsform sind die PCB 1a und 1b unterschiedlich aufgebaut. Die PCB 1a weist beispielsweise nur zwei innere Kupferlagen 5a auf, während die PCB 1b vier innere Kupferlagen 5b besitzt. Durch den möglichen unterschiedlichen technologischen Aufbau der PCBs 1a und 1b ist es vorteilhafterweise auf einfache Weise möglich sehr komplexe Leiterplattenstrukturen zur Verfügung zu stellen. Das Basiselement 2 des erfindungsgemäßen Moduls kann dabei variabel auf verschiedenste Anforderungen und Anwendungen angepasst werden. In der gezeigten Ausgestaltung tragen beide Leiterplatten 1a, 1b elektronische Bauteile 6a, 6b. Die elektrische Anbindung der elektronischen Bauteile 6a, 6b auf den Leiterplatten 1a und/oder 1b kann beispielsweise durch Bondungen 7 erfolgen. Die mechanische Befestigung der Bauteile 6a, 6b kann durch Standard Lötverfahren, beispielsweise Reflow-Lötverfahren, oder durch Kleben erreicht werden. Die elektronische Anbindung von peripheren Komponenten kann zum Beispiel mit einer Pressfit-Verbindung durch Pressfit-Pins oder mittels Laserschweißen erfolgen. Die elektrischen Bauteile der Steuerungselektronik können alternativ in einer oder beiden Leiterplatten integriert sein. Darüber hinaus können die Leiterplatten verschiedene Vias 8, beispielsweise zur Wärmeableitung und/oder elektrischen Verbindung zwischen den verschiedenen Lagen aufweisen.
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1b zeigt wie 1a eine schematische Schnittdarstellung von zwei Leiterplatten 1a, 1b für die Herstellung eines Basiselements 2 über gegengleich ausgeführte Kanten 3a, 3b für ein erfindungsgemäßes Moduls. Die Ausgestaltung und der Aufbau entsprechen im Wesentlichen der aus 1. Die freigelegten Kupferlagenbereiche 4a, 4b können in dieser gezeigten Ausführungsform durch einen Schweißprozess verbunden werden. Zu diesem Zweck kann zusätzlich zu den Kanten 3a, 3b eine Z-achsen-kontrollierte Fräsung oder Bohrung 9 aufweisen.
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2a zeigt eine schematische Schnittdarstellung von zwei Leiterplatten 1a, 1b bei der Herstellung eines Basiselements 2 über eine Nut und Federverbindung für ein erfindungsgemäßes Modul. Hierzu kann an einer ersten Leiterplatte 1a mittels Fräsen an einer Kante von oben und von unten die vorstehende Feder 10 ausgebildet werden, während an einer zweiten Leiterplatte 1b eine hierauf angepasste Ausnehmung 11, das heißt die Nut erzeugt wird. Nut 12 und Feder 11 können durch eine Lochgalvanisierung und Ineinanderschieben miteinander verbunden werden, ohne das hierfür zusätzliche Verbindungselemente, wie Pressfit-Pins, eingesetzt werden müssen. Die Verbindung ist daher sehr stabil. Außerdem ist die Herstellung der Verbindung einfach und kostengünstig. Auch bei diesem derart gestalteten Verbindungsprozess kann die elektrische Kontaktierung der Leiterplatten 1a, 1b vollständig abgedeckt sein, so dass ein Schutz vor metallischer Kontamination, wie Späne oder Partikel, und einem hierdurch verursachten Kurzschluss gewährleistet ist. Die weitere Ausgestaltung mit den entsprechenden damit verbundenen Effekten und Vorteilen entspricht den Ausführungen die zur 1a und 1b beschrieben sind.
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2b zeigt eine schematische Schnittdarstellung von zwei Leiterplatten 1a, 1b bei der Herstellung eines Basiselements 3 über eine Nut und Federverbindung für ein erfindungsgemäßes Modul. In der gezeigten Ausführungsform sind Nut 11 und Feder 10 bereits zum Basiselement 2 zusammengefügt. Zusätzlich kann durch Nut und Feder eine Bohrung 12 geführt sein, durch die beispielsweise mit einem Stift oder einer Schraube eine zusätzliche mechanische Verstärkung erzielt werden kann. Die weitere Ausgestaltung mit den damit verbundenen Effekten und Vorteilen entspricht ebenfalls der zur 1a und 1b beschriebenen Ausgestaltungen.
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3a bis 3c zeigen eine schematische Darstellung der Herstellung einer direkten Verbindung zweier PCBs 1a, 1b in einem parallelen Prozessschritt. In der gezeigten Ausführungsform wird zur elektrischen Kontaktierung ein Lötprozess und zur mechanischen Verbindung und Stabilisierung eine Laminierung oder Klebung eingesetzt. Die zusätzliche mechanische Stabilisierung ist vorteilhaft, da in Anwendungsbereichen der Getriebetechnik oftmals Umgebungstemperaturen bis zu 150 °C oder mehr auftreten können und bei hohen Temperaturen Lötverbindungen ihre Haltekraft verlieren können. 3a zeigt die beiden Leiterplatten 1a, 1b in einer Schnittdarstellung. Auf den Leiterplatten werden jeweils ein oder mehrere Lötpads 13 für angeordnet. Zwischen beiden Leiterplatten 1a, 1b kann eine Kleberfolie 14, beispielsweise eine Acrylkleberfolie oder Polyimidfolie eingesetzt werden. 3b zeigt eine Draufsicht auf eine der Leiterplatten 1 auf der eine Kleberfolie 14 angeordnet ist. Die Kleberfolie 14 weist dabei im Bereich der Lötpads 13 Durchbrechungen 15 auf. 3c zeigt die beiden Leiterplatten 1a, 1b in einer Schnittdarstellung. Die Leiterplatten 1a, 1b werden so aufeinander positioniert, dass die Lötpads 13 aufeinander zu liegen kommen. Über das Einbringen von Druck und Temperatur beispielsweise in Richtung des Pfeils A kann eine Lötverbindung hergestellt und gleichzeitig der Kleber vernetzt und ausgehärtet werden. Das Einbringen von Druck und Temperatur kann zum Beispiel mit einer Heißsiegelpresse erfolgen. Auch in dieser bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die elektrische Kontaktierung der Leiterplatten 1a, 1b vollständig abgedeckt sein, so dass ein Schutz vor metallischer Kontamination, wie Späne oder Partikel, einem hierdurch verursachten Kurzschluss gewährleistet ist. Ebenfalls können die Leiterplatten 1a, 1b gleich oder unterschiedlich aufgebaut sein, so dass problemlos auch komplexe Basiselemente 2 gebildet werden können. Hierdurch kann die Unterteilung der Leiterplatten 1a, 1b variabel auf verschiedenste Anwendungen und Anforderungen angepasst werden.
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Vorteilhafterweise wird zum Zweck der direkten Verbindung der Leiterplatten zum Basiselement erfindungsgemäß keine zusätzliche Stecker- und Verbindungskomponente benötigt. Die Länge der Signal- und Strompfade kann durch die direkte Anbindung der Leiterplatten minimal gehalten werden. Dies gilt gleichermaßen für die Anzahl der benötigten Schnittstellen. Im Vergleich mit Basiselementen, die durch eine separate Steckerkomponente verbunden sind kann erfindungsgemäß auch die Fehleranfälligkeit der resultierenden elektronischen Baugruppe verringert und ihre Zuverlässigkeit damit deutlich verbessert werden. Die erfindungsgemäßen Basiselemente 2 sind einfach und kostengünstig herzustellen und zeichnen sich durch eine hohe Stabilität aus.
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Zusammenfassend wird demnach ein Modul für eine integrierte Steuerungselektronik vorgeschlagen, bei dem die Funktion des Trägers für die elektronischen Bauteile einerseits und gleichzeitig die elektronische Verbindung zu den peripheren Komponenten durch ein Basiselement übernommen wird. Die Signal- und Potentialverteilung kann durch das Basiselement ebenso zuverlässig und langzeitstabil sichergestellt werden wie die thermische Anbindung an die Hydraulikplatte. Zudem ermöglicht das erfindungsgemäße Verbindungskonzept den Aufbau komplexer Leiterplattenstrukturen als Basiselement, ohne dass hierfür eine zusätzliche Stecker- und Verbindungskomponente konzipiert, bereitgestellt und eingebaut werden muss. Das somit bereitgestellte Modul ist leicht und variabel konfektionierbar und kann mit Standardprozessen kostengünstig gefertigt werden. Die Montage ist daher leicht und kostengünstig in den Gesamtmontageprozess einer elektronischen Vorrichtung integrierbar.