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DE102017210900A1 - Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Steuermoduls und elektronisches Steuermodul - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Steuermoduls und elektronisches Steuermodul Download PDF

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DE102017210900A1
DE102017210900A1 DE102017210900.9A DE102017210900A DE102017210900A1 DE 102017210900 A1 DE102017210900 A1 DE 102017210900A1 DE 102017210900 A DE102017210900 A DE 102017210900A DE 102017210900 A1 DE102017210900 A1 DE 102017210900A1
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DE
Germany
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potting compound
circuit board
plug
printed circuit
housing
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English (en)
Inventor
Peter Zweigle
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Abstract

Die Erfindung begrifft ein Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Steuermoduls (1), bei dem eine Leiterplatte (10) bereitgestellt wird und ein Steckerteils (2) auf einer Seite (11) der Leiterplatte (10) angeordnet wird, wobei das Steckerteil (2) ein Steckergehäuse (20) und Kontaktelemente (3) aufweist und die Kontaktelemente (3) jeweils mit einem ersten Endabschnitt (32) an einer Montageseite (22) des Steckergehäuses (20) und mit einem zweiten Endabschnitt (31) an einer von der Montageseite (22) abgewandten Kontaktierungsseite (21) des Steckergehäuses (20) freiliegen. Zwischen den ersten Endabschnitten (32) und der Leiterplatte (10) werden elektrische Verbindungen (33) hergestellt und anschließend eine zumindest die ersten Endabschnitte (32) abdeckenden Vergussmasse (8) auf die mit dem Steckerteil (2) versehenen Seite (11) der Leiterplatte (10) im Bereich um das Steckerteil (2) aufgebracht. Es wird vorgeschlagen, bei dem Schritt des Aufbringens der Vergussmasse (8) auf die Leiterplatte (10) gleichzeitig Vergussmasse (8) auf die Kontaktierungsseite (21) des Steckergehäuses (20) zubringen.

Description

  • Stand der Technik
  • In der Kraftfahrzeugtechnik werden elektronische Steuermodule zur Ansteuerung eines Getriebes am oder im Getriebe verbaut. Die elektronischen Steuergeräte können außer einer auf einer Leiterplatte angeordneten Steuerschaltung beispielsweise zusätzlich noch Steckerteile, Sensoren und Kontaktierungsschnittstellen zu Aktuatoren aufweisen. Die elektronische Steuerschaltung muss vor dem aggressiven Getriebefluid geschützt werden. Zu diesem Zweck werden auch Vergussmassen eingesetzt, die auf die Leiterplatte zum Schutz der elektronischen Steuerschaltung aufgebracht wird.
  • Aus der DE 10 2011 085 629 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Steuermoduls bekannt, bei dem Steckerteile auf einem Schaltungsträger angeordnet werden, wobei jedes Steckerteil ein Steckergehäuse und Kontaktelemente aufweist und die Kontaktelement jeweils mit einem ersten Endabschnitt an einer Montageseite des Steckergehäuses und mit einem zweiten Endabschnitt an einer von der Montageseite abgewandten Kontaktierungsseite des Steckergehäuses freiliegen. Die ersten Endabschnitt werden mit dem Schaltungsträger verlötet. Anschließend wird der Schaltungsträger in ein Bechergehäuse eingesetzt und die mit den Steckerteilen versehende Seite des Schaltungsträgers mit einer die ersten Endabschnitte und die elektronischen Bauelemente einer Steuerschaltung abdeckenden Vergussmasse vergossen. Die Vergussmasse deckt den gesamten Schaltungsträger mit Ausnahme der Kontaktierungsseite des Steckergehäuses ab. Die Steckerteile ragen aus der Vergussmasse heraus und dienen teilweise zum Anschluss an die Spannungsversorgung, an einen EC-Motor, an Sensoren und/oder einen LIN- oder CAN-Bus.
  • Weiterhin ist aus der DE 42 21 137 A1 eine elektrisches Steuergerät bekannt, dass ein Steckerteil aufweist, das auf seiner äußeren Kontaktierungsseite mit einem Dichtelement aus elastischem Material versehen ist.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Steuermoduls, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
    • - Bereitstellen einer Leiterplatte,
    • - Anordnen eines Steckerteils auf einer Seite der Leiterplatte, wobei das Steckerteil ein Steckergehäuse und Kontaktelemente aufweist und die Kontaktelemente jeweils mit einem ersten Endabschnitt an einer Montageseite des Steckergehäuses und mit einem zweiten Endabschnitt an einer von der Montageseite abgewandten Kontaktierungsseite des Steckergehäuses freiliegen,
    • - Herstellen von elektrischen Verbindungen zwischen den ersten Endabschnitten und der Leiterplatte und
    • - Aufbringen einer zumindest die ersten Endabschnitte abdeckenden Vergussmasse auf die mit dem Steckerteil versehene Seite der Leiterplatte im Bereich um das Steckerteil. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass bei dem Schritt des Aufbringens der Vergussmasse auf die Leiterplatte gleichzeitig Vergussmasse auf die Kontaktierungsseite des Steckergehäuses aufgebracht wird.
  • Ferner betrifft die Erfindung ein nach dem oben beschriebenen Verfahren hergestelltes elektronisches Steuermodul.
  • Vorteile der Erfindung
  • Die elektronische Steuerschaltung eines in einem Getrieberaum verbauten Steuermoduls wäre ohne Schutzmaßnahme dem aggressiven Getriebefluid ausgesetzt. Daher wird die auf der Leiterplatte angeordnete Steuerschaltung mit einem Schutzverguss versehen, der die Leiterplatte nahezu oder vollständig abdecken kann. Hierzu werden insbesondere duroplastische Vergussmassen, wie beispielsweise Epoxidharze eingesetzt. Vorteilhaft sind Vergussverfahren, bei denen zunächst ein Damm aus einem zähflüssigen Material auf der Leiterplatte erzeugt und anschließend mittels einer Dispensvorrichtung ein zunächst dünnflüssiges Vergussmaterial innerhalb des von dem Damm umlaufenen Bereich der Leiterplatte aufgebracht und anschließend ausgehärtet wird. Die Vergussmasse schützt die Steuerschaltung vor dem Getriebefluid und darin enthaltenen Metallspänen. Außerdem bewirkt die Vergussmasse eine zusätzliche mechanische Befestigung und Robustheit der auf der Leiterplatte angeordneten Bauteile.
  • Für den Außenanschluss des elektronischen Steuermoduls ist wenigstens ein Steckerteil erforderlich, das von außen kontaktierbar ist. Da die elektronischen Steuermodule im Getriebefluid verbaut werden, muss verhindert werden, dass Getriebefluid, welches beispielsweise in einem Raum zwischen der mit der Vergussmasse abgedeckten Leiterplatte und einem Gehäusedeckel eines Kraftfahrzeuggetriebes vorhanden ist, über das Steckerteil nach außen abließt. Zwar kann das Steckergehäuse des Steckerteil mittels einer Dichtung gegen den Gehäusedeckel abgedichtet werden, jedoch besteht die Gefahr, dass das Getriebefluid entlang der Kontaktelemente des Steckerteils durch den Kunststoff des Steckergehäuses nach außen kriecht. Die im Bereich um das Steckerteil aufgetragene Vergussmasse, welche die ersten Endabschnitte auf der mit dem Steckerteil versehenen Seite der Leiterplatte abdeckt, stellt bereits einen ersten Schutz gegen ein Eindringen von Getriebefluid in das Steckerteil dar. Um noch zuverlässiger zu vermeiden, dass Getriebefluid durch das Steckerteil in den Außenraum gelangt, ist es jedoch besonders vorteilhaft, wenn bei der Herstellung des elektronischen Steuermoduls zusätzlich Vergussmasse auch auf die Kontaktierungsseite des Steckergehäuses aufgebracht wird. Die Vergussmasse schützt dann aufgrund ihrer guten Haftungseigenschaften auf Metallen und Kunststoff auch die Kontaktierungsseite des Steckergehäuses und verhindert dort den Austritt von Getriebefluid, das entlang der Kontaktelemente in das Steckerteil eingedrungen ist. Da die Auftragung der Vergussmasse auf der Kontaktierungsseite des Steckerteil gleichzeitig mit der Auftragung der Vergussmasse auf der Bestückungsseite der Leiterplatte erfolgt, ist hierzu vorteilhaft kein größerer zusätzlicher Aufwand notwendig, so dass der zusätzliche Schutz fertigungstechnische günstig erreicht werden kann.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung werden durch die in den abhängigen Ansprüchen enthaltenen Merkmale ermöglicht.
  • Vorteilhaft kann das Steckergehäuse einen Aufnahmeraum zur Einführung eines Gegensteckers aufweisen, wobei die Kontaktierungsseite einen Boden des Aufnahmeraums bildet und die zweiten Endabschnitte der Kontaktelemente von dem Boden senkrecht abstehen. Die Vergussmasse kann dann in dem Aufnahmeraum auf den Boden aufgebracht werden, was mit einer Dispens-Vorrichtung einfach durchführbar ist.
  • Der Aufnahmeraum verhindert ein Abfließen der Vergussmasse von der Kontaktierungsseite zur Leiterplatte hin.
  • Um eine möglichst gute Abdichtung der Kontaktelemente zu erzielen, kann die Vergussmasse in dem Aufnahmeraum vorteilhaft auf den Boden derart aufgebracht werden, dass die zweiten Endabschnitte aus der Vergussmasse herausragen und die Vergussmasse die Flanken der zweiten Endabschnitte umlaufend bedeckt.
  • Vorteilhaft kann ein Dichtungselement an dem Steckergehäuse angeordnet werden und nach dem Schritt des Aufbringens der Vergussmasse ein Gehäusedeckel auf das Dichtungselement aufgebracht werden, wobei der Gehäusedeckel eine Aussparung aufweist, durch welche die zweiten Endabschnitte der Kontaktelemente nach außen hindurchragen. Zwischen Gehäusedeckel und Leiterplatte besteht ein mit Getriebefluid füllbarer Raum, wobei die Vergussmasse auf der Kontaktierungsseite des Steckergehäuses verhindert, dass Getriebefluid aus diesem Raum entlang der Kontaktelemente nach außen gelangt.
  • Vorteilhaft ist weiterhin ein nach dem beschriebenen Verfahren hergestelltes elektronischen Steuermodul, welches preiswert herstellbar ist und einen zuverlässigen Schutz gegenüber Getriebefluid aufweist, wobei insbesondere sichergestellt ist, dass kein Getriebefluid aus dem Getrieberaum über das Steckerteil in den Außenraum gelangen kann.
  • Figurenliste
  • Es zeigen:
    • 1 einen Teilausschnitt durch einen Querschnitt entlang der Linie A-A in 2 durch ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes elektronisches Steuermodul,
    • 2 eine Seitenansicht von 1,
    • 3 das elektronische Steuermodul während der Herstellung. Ausführungsformen der Erfindung
  • Das hier beschriebene Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Steuermoduls beginnt mit der Bereitstellung einer Leiterplatte 10, die eine als Bestückungsseite vorgesehene Seite 11 und eine davon abgewandte Unterseite 12 aufweist. Beispielsweise kann es sich um eine Leiterplatte aus FR4-Material oder höherwertig handeln. Die Leiterplatte 11 ist zumindest auf der als Bestückungsseite 11, wie in 3 dargestellt, mit elektronischen Bauelementen 14 einer elektronischen Steuerschaltung bestückt. Die Bauelemente 14 können über nicht dargestellte Leiterbahnen der Leiterplatte 10 untereinander kontaktiert sein. Außer den Bauelementen 14 ist wenigstens ein Steckerteil 2 mit seiner Montageseite 22 auf der Seite 11 der Leiterplatte angeordnet.
  • Wie am besten in 1 zu erkennen ist, weist das Steckerteil 2 ein beispielsweise aus Kunststoff gefertigtes Steckergehäuse 20 und metallische Kontaktelemente 3 auf, die in das Steckergehäuse 20 eingebettet sind. Die Kontaktelemente 3 liegen jeweils mit einem ersten Endabschnitt 32 an der Montageseite 22 des Steckergehäuses 20 und mit einem zweiten Endabschnitt 31 an einer von der Montageseite 22 abgewandten Kontaktierungsseite 21 des Steckergehäuses 20 frei. Die ersten Endabschnitte 32 können, wie in 1 gezeigt, abgewinkelt sein und auf nicht dargestellte Kontaktflächen auf der Seite 11 der Leiterplatte 10 aufgesetzt werden und beispielsweise durch Verlöten mit der Leiterplatte 10 elektrisch verbunden werden. Die zweiten Endabschnitte 31 dienen zur Kontaktierung mit einem nicht dargestellten Gegenkontakt, beispielsweise einem äußeren Kabelbaumstecker. Zu diesem Zweck kann das Steckergehäuse 20 einen Aufnahmeraum 24 zur Einführung des Gegensteckers aufweisen. Die Kontaktierungsseite 21 des Steckergehäuses 20 bildet dabei den Boden 23 dieses Aufnahmeraums 24, wobei die zweiten Endabschnitte 31 der Kontaktelemente 3 von dem Boden 23 senkrecht abstehen.
  • Wie in 3 gezeigt kann auf der derart vorbereiteten Leiterplatte 10 ein Damm 13 hergestellt werden. Der Damm wird dabei auf der Seite 11 der Leiterplatte 10 umlaufend um die Bauelemente 14 und das Steckerteil 2 angeordnet. Dies kann beispielsweise mit einer Dispens-Vorrichtung 100 durchgeführt werden, die einen Damm aus einem Material mit hoher Viskosität umlaufend auf die Seite 11 aufträgt. Im Anschluss daran kann mittels der Dispens-Vorrichtung 100 eine niederviskose Vergussmasse 8 innerhalb des Damms auf die erste Seite 11 aufgebracht werden, welche dort einen ersten Vergussbereich 8a bildet. Bei der Vergussmasse handelt es sich beispielsweise um eine Duroplast, zum Beispiel ein Epoxidharz. Die Vergussmasse 8 bedeckt die erste Seite 11 der Leiterplatte 10 nahezu vollständig ab und bedeckt dabei die elektronischen Bauelemente 14 und die ersten Endabschnitte 32 der Kontaktelemente 3. Die Vergussmasse 8 umfließt dabei das Steckergehäuse 20 und deckt vorzugsweise auch dessen seitliche Flanken in dem der Leiterplatte zugewandten unteren Abschnitt umlaufend ab.
  • Wie in 3 gut erkennbar ist, kann bei der Auftragung der Vergussmasse 8 in dem Vergussbereich 8a mittels der Dispens-Vorrichtung 100 leicht erreicht werden, dass durch eine entsprechende Bewegung des Dispenskopfes in horizontaler und vertikaler Richtung dieser auch den Bereich über der Kontaktierungsseite 21 des Steckergehäuses 20 erreichen kann. Durch Auftragung einer geringen Menge der Vergussmasse 8 auf den Boden des Aufnahmeraums 24 kann ein kleiner zweiter Vergussbereich 8b hergestellt werden. Wie in 1 gut zu erkennen ist, bedeckt die Vergussmasse 8 in dem Vergussbereich 8b die Flanken der zweiten Endabschnitte 31 umlaufend, wobei die zweiten Endabschnitte 32 mit ihren Kontaktbereichen aus der Vergussmasse 8 herausragen.
  • Vor oder nach der Auftragung der Vergussmasse kann ein Dichtungselement 5, beispielsweise ein Dichtungsring, an dem Steckergehäuse 20 angeordnet werden. Das Dichtungselement 5 kann an einem seitlichen Kragen 26 des Steckergehäuses 20 aufliegen.
  • Weiterhin kann ein Gehäusedeckel 4 vorgesehen sein, der eine Aussparung 41 zur Durchführung des Steckerteils 2 aufweist. Der Gehäusedeckel 4 kann insbesondere zur Abdichtung eine mit Getriebefluid gefüllten Getrieberaums 50 vorgesehen sein. Wie in 1 gezeigt, wird der Gehäusedeckel 4 über der ersten Seite 11 der Leiterplatte 10 derart montiert, dass das Dichtungselement 5 zwischen dem Kragen 26 des Steckergehäuses 20 und dem Gehäusedeckel 4 eingepresst und dadurch die Aussparung 41 abgedichtet wird.
  • Bei dem fertig hergestellten elektronischen Steuermodul 1 kann Getriebefluid aus dem Getrieberaum 50 nicht über die Aussparung 41 in den Außenraum gelangen. Dies wird einerseits durch das Dichtelement 5 erreicht und andererseits durch die Vergussbereiche 8a und 8b, welcher verhindern, dass Getriebefluid entlang der Kontaktelemente 3 durch das Steckergehäuse 20 hindurch in den Aufnahmeraum 24 und damit in den Außenraum abfließt.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102011085629 A1 [0002]
    • DE 4221137 A1 [0003]

Claims (10)

  1. Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Steuermoduls (1), wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: - Bereitstellen einer Leiterplatte (10), - Anordnen eines Steckerteils (2) auf einer Seite (11) der Leiterplatte (10), wobei das Steckerteil (2) ein Steckergehäuse (20) und Kontaktelemente (3) aufweist und die Kontaktelemente (3) jeweils mit einem ersten Endabschnitt (32) an einer Montageseite (22) des Steckergehäuses (20) und mit einem zweiten Endabschnitt (31) an einer von der Montageseite (22) abgewandten Kontaktierungsseite (21) des Steckergehäuses (20) freiliegen, - Herstellen von elektrischen Verbindungen (33) zwischen den ersten Endabschnitten (32) und der Leiterplatte (10) und - Aufbringen einer zumindest die ersten Endabschnitte (32) abdeckenden Vergussmasse (8) auf die mit dem Steckerteil (2) versehene Seite (11) der Leiterplatte (10) im Bereich um das Steckerteil (2), dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Schritt des Aufbringens der Vergussmasse (8) auf die Leiterplatte (10) gleichzeitig Vergussmasse (8) auf die Kontaktierungsseite (21) des Steckergehäuses (20) aufgebracht wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steckergehäuse (20) einen Aufnahmeraum (24) zur Einführung eines Gegensteckers aufweist und dass die Kontaktierungsseite (21) einen Boden (23) des Aufnahmeraums (24) bildet, wobei die zweiten Endabschnitte (31) der Kontaktelemente (3) von dem Boden (23) senkrecht abstehen, und dass die Vergussmasse (8) in dem Aufnahmeraum (24) auf den Boden (23) aufgebracht wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergussmasse (8) in dem Aufnahmeraum (24) auf den Boden (23) derart aufgebracht wird, dass die zweiten Endabschnitte (32) aus der Vergussmasse (8) herausragen und die Vergussmasse (8) die Flanken der zweiten Endabschnitte (31) umlaufend bedeckt.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergussmasse (8) mittels einer Dispens-Vorrichtung (100) auf die Leiterplatte (10) und auf die Kontaktierungsseite (21) aufgebracht wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Dichtungselement (5) an dem Steckergehäuse (20) angeordnet wird, und dass nach dem Schritt des Aufbringens der Vergussmasse (8) ein Gehäusedeckel (4) auf das Dichtungselement (5) aufgebracht wird, wobei der Gehäusedeckel (4) eine Aussparung (41) aufweist, durch welche die zweiten Endabschnitte (31) der Kontaktelemente (3) nach außen hindurchragen.
  6. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungselement (5) zur Erzielung einer Dichtwirkung zwischen einem Kragen (26) des Steckergehäuses (20) und dem Gehäusedeckel (4) eingepresst wird.
  7. Elektronischen Steuermodul, hergestellt nach dem Verfahren Anspruch 1, umfassend: - eine Leiterplatte (10), - ein auf eine Seite (11) der Leiterplatte (10) angeordnetes Steckerteil (2), wobei das Steckerteil (2) ein Steckergehäuse (20) und Kontaktelemente (3) aufweist und die Kontaktelement (3) jeweils mit einem ersten Endabschnitt (32) an einer Montageseite (22) des Steckergehäuses (20) und mit einem zweiten Endabschnitt (31) an einer von der Montageseite (22) abgewandten Kontaktierungsseite (21) des Steckergehäuses (20) freiliegen, - elektrische Verbindungen (33) zwischen den ersten Endabschnitten (32) und der Leiterplatte (10), - eine zumindest die ersten Endabschnitte (32) abdeckenden Vergussmasse (8), die auf die mit dem Steckerteil (2) versehene Seite (11) der Leiterplatte (10) im Bereich um das Steckerteil (2) und auf die Kontaktierungsseite (21) des Steckergehäuses (20) aufgebracht ist.
  8. Elektronisches Steuermoduls nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Steckergehäuse (20) einen Aufnahmeraum (24) zur Einführung eines Gegensteckers aufweist und die Kontaktierungsseite (21) einen Boden (23) des Aufnahmeraums (24) bildet, wobei die zweiten Endabschnitte (31) der Kontaktelemente (3) an dem Boden (23) vom dem Steckergehäuse (20) abstehen und die Vergussmasse (8) in dem Aufnahmeraum (24) auf den Boden (23) aufgebracht ist.
  9. Elektronisches Steuermoduls nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Endabschnitte (31) aus der Vergussmasse (8) herausragen und die Vergussmasse (8) die Flanken der zweiten Endabschnitte (31) umlaufend bedeckt.
  10. Elektronisches Steuermodul nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Steckergehäuse (20) ein Dichtungselement (5) aufweist und dass ein Gehäusedeckel (4) auf das Dichtungselement (5) aufgebracht ist, wobei der Gehäusedeckel (4) eine Aussparung (41) aufweist, durch welche die zweiten Endabschnitte (31) der Kontaktelemente (3) nach außen hindurchragen.
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