CN104025284A - 用于控制器的电子模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于车辆的电子模块（1），具有一遮盖元件（4），一构件承载电路板元件（2），一具有第一侧面和第二侧面的承载元件（7），一电路板元件（3）以及至少一个接触元件（6），其设置用于提供在所述构件承载电路板元件（2）和所述电路板元件（3）之间的导电的接触，其中，所述遮盖元件（4）和所述构件承载电路板元件（2）布置在所述承载元件（7）的第一侧面上，其特征在于，所述电路板元件（3）布置在所述承载元件（7）的第二侧面上，所述承载元件（7）具有至少一个开口（21）并且所述接触元件（6）通过所述开口（21）引导。

Description

用于控制器的电子模块
技术领域
本发明涉及用于车辆控制器的电子模块本发明尤其涉及一种用于车辆的控制器的电子模块的新式结构。此外，本发明尤其涉及一种电子模块、一种控制器以及一种车辆。
背景技术
常见的用于控制器的电子模块、例如已知的用于变速箱控制器的电子模块大多实施成气密的模块。这些模块例如具有一金属壳体，通过该金属壳体将接触插脚向外引导。所述接触插脚在此情况下通过玻璃化来封装或者说密封。用于模块中的单个的功能元件、例如用于传感器、内部插头和外部插头的其它实施的电连接技术通常利用所谓的冲制栅格来实现，或者例如在远离布置的功能元件的情况下利用线缆连接件来构造，其中，所述冲制栅格可以部分地以塑料注塑包覆。
电子模块的另一种结构形式可以根据图1a展示。在此情况下，所述电子模块1又是气密地构造的并且具有一遮盖元件4以及一承载元件7。在所述遮盖元件4和所述承载元件7之间，在所述遮盖元件4的内部区域24中设置一构件承载电路板元件2，其在使用接触元件6的情况下耦接到其它的电路板元件3上。所述其它的电路板元件又以如下方式布置和设置，用以提供在所述遮盖元件4的内部区域24和所述遮盖元件4的外部区域26之间的连接。
因此，根据图1a得到了承载元件7的一种原理性的层结构，在其上套装一电路板元件3，该电路板元件利用一遮盖元件4关闭。
承载元件7可以示例性地构造成一金属板，例如一具有3至4mm板材厚度的铝板。在所述承载元件上敷设、例如利用一导热粘接剂8粘接有构件承载电路板元件2，示例性地构造成低温共烧陶瓷（Low Temperature Cofired Ceramics - LTCC）或微电路板。
同样，在所述承载元件7上敷设的、例如利用一粘接材料9、一液态的粘接介质或一粘接带，油密封地、宽面积地粘接有电路板元件3，其设有一留空部15。在此情况下，电路板元件3实现了在所述构件承载电路板元件2上的电子构件和所述电子模块1的外部的功能元件、例如插头、传感器等等之间的电连接。
为了保护所述构件承载电路板元件2的电气构件以及所述接触元件6、例如键合件以防外部影响，例如变速箱油、金属屑和其它的导电的沉积物，设置遮盖元件4并且通过一密封粘接连接件10紧固在所述电路板元件3上。
通过电路板元件3、遮盖元件4和粘接连接件10的不同的热膨胀12、13、14，使所述粘接连接件10承受剪力，但这会导致所述粘接连接件的失效。由此存在出现不密封性的可能性，尤其是所述内部区域24的气密性会失效。
通过示例性-40℃至+150℃的温度升降，可以产生例如0.5bar的内部超压16。这也可以使所述密封粘接件10尤其是承受拉力。如果所述遮盖元件4由于压力升高还应该继续很小地变形，则所述粘接连接件10可能额外地还要承受去皮（Schälung）。
如图1b可见，同样得出了一比较大的压力作用面17，其使所述电路板元件3和所述承载元件7之间的粘接连接件9通过力18额外地受载。
发明内容
因此，本发明的一个方面可以在于提供一用于控制器的改进的电子模块结构。
相应地，提供根据独立权利要求所述的一种用于车辆的电子模块、一种用于车辆的控制器以及一种车辆。优选的构造方案从从属权利要求中得出。
根据本发明，所述电子模块的单个的元件、尤其是所述电子模块的壳体壁的单个的元件，连同遮盖元件、承载元件和电路板元件的顺序以如下方式改变，以便得出所述电子模块的相对于在图1a中描述的电子模块的优选的构造方案。
这样，首先相对于所述遮盖元件将承载元件以及电路板元件的顺序互换。换句话说，所述遮盖元件贴合在所述承载元件上并且不再如图1a中所示地贴合在所述电路板元件上。在所述承载元件之后布置所述电路板元件。这样，首先得出了根据本发明的电子模块的如下的优化的构造方案，因为现在在所述遮盖元件和所述承载元件之间给出了一材料接触。
在所述遮盖元件和所述承载元件由一类似的或相同的材料制成、但至少由一具有类似的或可比性的热膨胀系数的材料制成的一种假设的构造方案中，首先可以减小或避免所出现的拉力、推力或剪力，它们会作用到所述遮盖元件和所述承载元件之间的粘接连接件上。
所述电路板元件可以随后被大面积地安置在所述承载元件上。由于这种大面积的安置，所出现的应力由于所述承载元件和所述电路板元件之间的不同的热膨胀系数而表现为影响较少的。
由于所述电路板元件还应该提供处于所述电子模块中的电气构件向外连接的功能，需要在所述遮盖元件的内部区域或者说在所述电子模块内部中的构件承载电路板元件的构件与电路板元件的连接。为此将一适当的开口设置到所述承载元件中，该开口能够实现所述构件与所述电路板元件的接触。
作为电路板元件在本发明的上下文中一般理解为一种信号分配部件和/或电流分配部件。因此落入其下的不仅有常见的已知的电路板或者说例如由环氧树脂制成的印刷电路板（PCB），而且同样还有柔性的膜导体（Folienleiter）或者说柔性电路板（FCB）。
附图说明
本发明的实施例在附图中示出并且在下面的描述中详细说明。
其中:
图1a、b 示出了一电子模块结构；
图2a、b 示出了根据本发明的一示例性的电子模块结构；以及
图3a至h 示出了根据本发明的电子模块的其它的示例性的细节。
具体实施方式
图2a、b示出了根据本发明的一示例性的电子模块结构。
根据本发明，示出了所述电子模块的单个的部件的一种改变的层结构。这样，所述电路板元件3作为贴靠在所述承载元件7的一个侧面上来示出，而所述遮盖元件4布置在所述承载元件7的对置的侧面上。示例性地，作为承载板7可以使用一金属板，例如一具有1.5至2mm的板材厚度的铝板，在某些情况下通过卷边来增厚。
因此，电路板元件3可以示例性地布置在一承载元件底面27上，而遮盖元件4布置在一承载元件顶面28上。电路板元件3可以利用一粘接材料9、例如一液态的粘接介质或粘接带来油密封地并且宽面积地敷设到所述承载元件7上。同样，在所述承载元件顶面28上在所述遮盖元件4的内部区域24中可以布置一构件承载电路板元件2，示例性地构造成LTCC或微电路板，其可利用一导热粘接介质8粘接到所述承载元件上。由此可以在使用所述承载元件7的情况下将一热下陷（Wärmesenke）22连接到所述构件承载电路板元件2上，由此使布置在所述构件承载电路板元件2上的电子构件的损失热11可经由所述承载元件7侧部地输出。此外，所述热下陷22也可以是根据本发明的电子模块的例如在一控制器壳体中的紧固点。
在所述电路板元件3的内部可以引入传导元件5、例如铜导体，其在使用一适当的接触元件6的情况下使所述构件承载电路板元件2上的构件与外部的功能元件、例如插头或传感器进行接触且因此连接到其上。同样地，也可以考虑与一车辆通讯总线如LIN或CAN-BUS的连接。
为了实现所述构件承载电路板元件2上的构件与处于所述电路板元件3中的传导元件5的连接，例如通过使用例如构造成键合件的接触元件6，可以在所述承载元件7中设置直至示例性的四个开口21，所述开口例如构造成长孔。
所述电子模块的单个的元件的这种布置能够实现，所述遮盖元件4和所述承载元件7可由一可比性的材料、例如铝或钢制成，且因此具有一相同的或至少类似的或者说仅很小差别的热膨胀系数12、20。由此能够通过粘接、尤其是在不具有额外出现的剪力的情况下实现一可靠的遮盖元件紧固或者说密封，其中，所述剪力会作用到所述粘接连接件上。
在根据本发明的电子模块中的压力作用面23由设计引起地明显小于在常见的电子模块中的压力作用面，从而由此引起一很小的力18。该力又对所述电子模块的总结构，尤其是所述粘接连接件和所述控制器或者说所述电子模块的密封性产生积极的影响。
图2b示出了所述电子模块1的通过AA的截面。
图3a示出了与图2a可比的电子模块结构。作为其它细节，所述承载元件7在所述遮盖元件4之外且因此在所述遮盖元件4的外部区域26中具有一其它的开口或者说留空部33，尤其是利用收缩（Einzug）。这里，所述承载元件7提供了一施加到位于其下的电路板元件3且尤其是处于其中的传导元件5上的侵入（Zugriff）。这样，例如可以将一导体元件29利用单个的线缆绞合线31连接到处于所述电路板元件3中的传导元件5上或者说从其上脱开。因此，在所述开口33的基底上可以布置一用于线缆29的接触可能性，例如一焊接垫（Lot-Pad）30。
在一可能的选择性焊接程序之前，可以将线缆或者说FPC（柔性印刷电路（Flexible Printed Circuit））通过一塑料保持件32紧固或者说保持在所述开口33中。在所述焊接程序之后可以将一浇注材料35加入到一定的水平34上并且在其硬化之后例如用作碎屑保护或油保护。
图3b中的电子模块与图2a以及3a的电子模块1可比性地示出，具有如下例外，即代替线缆29布置一传感器元件36。
图3b在此情况下示出了一模块功能元件、示例性的一转速传感器元件36的紧固。其简化地展示为具有冲制栅格和印制导线38的ASIC37，所述印制导线在下端部处与所述电路板元件3的焊接垫30连接。为了紧固所述传感器元件36，所述承载元件可以具有销，该销在敷设了所述传感器元件36之后变形成一铆钉头40，用以将所述传感器元件36基本上无间隙地连接上。作为碎屑保护或油保护，又可以使用一硬化的浇注材料39或油漆，其可以随后通过开口46加入。
图3c至3e展示了所述遮盖元件4到所述承载元件7上的可能的连接。
在图3c中遮盖元件4和承载元件7的由基本上材料相同的元件、例如铝或钢所形成的结构能够实现通过构造一焊接连接件41的一种可靠的盖子紧固和/或密封。该焊接连接件可以示例性地作为激光焊接连接件、电子射线焊接连接件或电阻焊接连接件实现。
图3d示出了用于将所述遮盖元件4在所述承载元件7上密封和紧固的浇注材料44的使用。所述遮盖元件4的边缘42在图3d中被引入到一在所述承载元件7中环绕的凹槽43中并且可以随后利用一硬化的浇注材料44来密封和紧固。浇注材料44在此情况下也可以具有一定的剩余柔韧性并且例如由一类似橡胶的材料构成。
图3e示出了在使用一铆钉元件45的情况下所述遮盖元件4的一种其它的可能的连接。为此可以使用一穿过所述遮盖元件4、所述承载元件7和所述电路板元件3的钻孔，用以将所述铆钉元件45引入。在所述承载元件7中可以在底面27上并且在顶面28上设置一具有密封元件48、49的凹槽。在该情况下可以例如弃用一用于密封的粘接连接件。
在图3f中示出了一到达所述遮盖元件4的内部区域中的开口，该开口不仅穿过所述电路板元件3而且穿过所述承载元件7。通过该开口能够例如利用一硅凝胶来填充所述遮盖元件的内部。同样地，可以使用一相应的用于一密封性测试、例如一超压测试或一氦气泄漏测试的开口。为此可以在所述承载元件7中示例性地设置一分级钻孔51，其随后通过一密封元件，例如一球形的元件52关闭，该密封元件从所述电路板元件3的底面或侧面通过一在那里设置的钻孔50引入并且在所述分级钻孔51中锁止，例如夹紧。
在图3g中所述承载元件7示例性地构造有一U形的、优选深拉的区域61，其容纳一密封元件62、例如一密封圈，用于密封在所述承载元件7和所述电路板元件3之间的泄漏路径。电路板元件3可以在此情况下通过一粘接紧固件9紧固在所述承载元件7上。为了将所述遮盖元件4紧固在所述承载元件7上，示例性地又使用一合适的焊接连接件41。特别合适的或者说优选的是一种焊接工艺，其具有一很小的热输入，以便不损伤密封圈62或电路板3。
在根据图3h的示例性的构造方案中，所述承载元件7又具有一U形的、深拉的区域61，该区域设有一密封元件62。所述电路板元件3可以在此情况下在所述电子模块1的区域中通过一个或多个由所述承载元件7的材料所成形的销来紧固，所述销在连接之后可以变形成一铆钉头66。
所述承载元件7由一用于热输出的金属材料所制成的构造方案在此情况下限定到一区域67上，例如示例性地限定到所述电子模块的附近的区域上。紧接在该金属结构之后示例性地跟随一改型部（Ummoldung）68，例如由一塑料构成，其示例性地如在区域69中所示可经由一栓模具与所述承载元件7连接。
一改型部68在此情况下能够实现金属和塑料在一个构件上的组合。在此情况下，能够实现复杂的形状，这些形状通过利用板材的深拉可能无法实现，用以例如容纳功能元件。此外，可以实现弹性的塑料元件以及相比于一金属结构的重量节省。所述改型部68也可以作为外嵌件技术（Outserttechnick）已知。
在塑料承载元件区域中，所述电路板元件3可以示例性地通过锁止钩71和/或通过热压接栓72紧固。为此可以在所述电路板元件3中设置适配的留空部70。
作为所述遮盖元件4在所述承载元件7上的紧固，在图3h中示例性地使用一正接合缝（Stirnfugennaht）65作为焊接连接件。
图2a至3h的单个的细节在此情况下不应视为专门针对各附图。而是可以将单个的元件、例如连接方法、密封介质等等自由组合，用以满足所需的使用场合。

Claims (10)

1. 用于车辆的电子模块（1），具有
一遮盖元件（4）；
一构件承载电路板元件（2）；
一具有第一侧面和第二侧面的承载元件（7）；
一电路板元件（3）；以及
至少一个接触元件（6），设置用于提供在所述构件承载电路板元件（2）和所述电路板元件（3）之间的导电的接触；
其中，所述遮盖元件（4）和所述构件承载电路板元件（2）布置在所述承载元件（7）的第一侧面上；
其特征在于，
所述电路板元件（3）布置在所述承载元件（7）的第二侧面上；
所述承载元件（7）具有至少一个开口（21）；并且
所述接触元件（6）通过所述开口（21）引导。
2. 按照前述权利要求所述的电子模块，
其中，所述电子模块（1）是气密地构造的。
3. 按照前述权利要求中任一项所述的电子模块，
其中，所述遮盖元件（4）的材料和所述承载元件（7）的材料具有一类似的热膨胀系数，尤其是由相同的材料构成。
4. 按照前述权利要求中任一项所述的电子模块，
其中，所述遮盖元件（4）和所述承载元件（7）通过由如下组所构成的连接件连接，所述组由粘接连接件、焊接连接件、浇注连接件和铆钉连接件组成；和/或
其中，所述电路板元件（3）和所述承载元件（7）在使用一粘接件的情况下连接。
5. 按照前述权利要求中任一项所述的电子模块，
其中，所述承载元件（7）在所述遮盖元件（4）之外具有一其它的开口（33），用于将一导体元件（29）或一传感器元件（36）连接到所述电路板元件（3）上。
6. 按照前述权利要求中任一项所述的电子模块，
其中，所述承载元件（7）具有至少一个在所述承载元件（7）与所述遮盖元件（4）和/或所述承载元件（7）与所述电路板元件（3）之间的带有一密封元件（48、49、62）的留空部（50、61）。
7. 按照前述权利要求中任一项所述的电子模块，
其中，所述承载元件（7）和所述电路板元件（3）在所述遮盖元件（4）的内部区域中具有一能关闭的钻孔（50、51）。
8. 按照前述权利要求中任一项所述的电子模块，其中，在所述承载元件（7）上在所述遮盖元件（4）的外部区域中设置一变型部（68），尤其是一塑料变型部。
9. 用于车辆的控制器，具有一按照前述权利要求中任一项所述的电子模块。
10. 车辆，尤其是汽车，具有一按照前述权利要求所述的控制器和/或一按照权利要求1至8中任一项所述的电子模块。
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