CN107063327B - 用于变速器控制的电子模块 - Google Patents

Abstract

建议一种电子模块、特别是用于机动车的变速器控制，该电子模块具有传感器芯片、底基部件‑例如柔性的导电薄片或印制电路板以及带有传感器固定结构的支架构件。传感器芯片机械地固定在底基部件处并且传感器芯片的电触点与底基部件的线路进行电连接。底基部件紧固在传感器固定结构处。电子模块的特征在于，在传感器固定结构处构造了位置准确地布置的定位销，在底基部件处设置了位置准确地布置的凹坑，并且所述定位销中的每个定位销嵌入进所述凹坑中的一个凹坑中，以便所述底基部件相对于所述传感器固定结构进行定位。所述传感器芯片能够借此容易地并且位置准确地在所述电子模块中进行定位，并且通过所述底基部件例如与控制单元相连接。

Description

用于变速器控制的电子模块

技术领域

本发明涉及一种电子模块，例如它特别是能够用于机动车变速器控制。本发明进一步涉及一种用于制造这种电子模块的方法。

背景技术

电子模块能够特别是用于控制在机动车辆中的变速器的功能。电子模块在此通常包括多个电的或者电子的元器件—例如电阻、电容、电感、集成电路（IC—IntegratedCircuit）、传感器等等。所述元器件相互进行电连接。对于作为变速器控制的使用，电子模块通常拥有一种控制单元，该控制单元也被称为TCU（传动装置控制单元）。通常这种控制单元与一个或多个传感器进行连接，以便能够通过它获取车辆变速器的运行状态，并且随后能够基于相应的数据合适地控制变速器。

用于车辆变速器控制的大量的电子模块已经公开了。特别是已经公开了不同的种类，例如能够布置在这种电子模块中的、并且相互进行电连接的元器件。例如在DE102015202442中描述了一种变速器控制模块，在该变速器控制模块中传感器元件利用一种柔性的电的导电薄片与控制装置部件进行电连接。在DE102015207873中描述了一种用于变速器控制装置的电子模块，在该电子模块中传感器元件的电的导线这样地利用浇注材料进行注塑包覆：所述浇注材料把导线和它的触点这两者相互分开。

发明内容

本发明的优点：

本发明的具体实施方式能够提供一种特别是用于变速器控制的电子模块的、有利的替代的结构形式，它能够简单地并且准确地进行构造。特别是能够将一种传感器芯片位置准确地布置在电子模块中，并且与该电子模块的其它的元器件、特别是与控制单元进行电连接。

根据本发明的一个方面建议了一种电子模块，例如它能够特别是用于机动车辆的变速器控制。所述电子模块具有传感器芯片、底基部件—例如柔性的导电薄片或者印制电路板以及带有传感器固定结构的支架构件。所述传感器芯片机械地固定在所述底基部件处，并且传感器芯片的电的触点与所述底基部件的线路进行电连接。所述底基部件紧固在所述传感器固定结构处。所述电子模块的特征在于：在所述传感器固定结构处构造了位置准确地布置的定位销，并且在所述底基部件处构造了位置准确地布置的凹坑。在所述传感器固定结构处的定位销中的每个定位销在此导入到在所述底基部件处的所述凹坑中的一个凹坑中，并且嵌合到该凹坑中，以便所述底基部件相对于所述传感器固定结构进行定位。

本发明具体实施方式的构思能够此外视为是以下述的构想和知识作为基础的。

用于变速器控制的电子模块至今经常借助于刚性的印制电路板（PCB—PrintedCircuit Board）和/或基于冲裁栅格来进行构造。电的元器件在此机械地固定在印制电路板或者冲裁栅格上，并且通过线路使得同样的元器件相互进行电连接。

但是经常可能需要的是，电子模块的一种设计和/或一种功能要适应于例如一种待控制的变速器的独特的情况。例如可能必要的是，用于电子模块的传感器根据变速器要布置在不同的位置处。传感器的、这样地不同的定位可能在此需要：所述用于机械地固定和电连接该传感器的印制电路板或者冲裁栅格必须分别专用地进行调整。这会导致高昂的设计成本和/或制造成本。

因此被建议了的是：构成了传感器或者这些传感器的传感器芯片与电子模块的、其它的电的器件通过用作底基部件的所谓的柔性的导电薄片进行电连接，该导电薄片有时也被称为柔性薄片（Flexfolien）。这种柔性的导电薄片通常基于一种薄的塑料薄片，例如其厚度明显小于300μm，通常小于150μm，所述塑料薄片由于它们很小的厚度就能够柔性地弯曲，并且因此能够容易地适应于不同的空间的情况。在所述塑料薄片处或者在所述塑料薄片中设置了能导电的、通常是金属的线路，该线路同样足够地薄，使得所述底基部件能够被柔性地弯曲，并且在所述底基部件处联系住的元器件能够通过该线路相互进行电连接。替代的是，一种刚性的印制电路板能够作为底基部件进行使用。

传感器芯片能够因此布置在处在电子模块中的支架构件处，并且通过底基部件与其它的器件进行电连接。为了把所述传感器芯片机械地稳定地固定在所述支架构件处，例如已经被建议了的是：所述传感器芯片借助于浇注材料与所述支架构件或者与例如在所述支架构件处构造的传感器拱顶进行浇铸。

但是已经认识到了的是：可能够重要的是，在所述电子模块中的所述传感器芯片非常准确地进行定位，以便这些例如待监视的器件或者参数能够以足够的精度进行感知。把在所述电子模块中的传感器芯片位置准确地进行布置，这对于传统的电子模块来说被认识到是困难的。

因此被建议的是，在电子模块的所述支架构件处构造一种传感器固定结构，并且把这种传感器固定结构连同位置准确地布置的定位销进行构造。但是传感器芯片不应当直接地被安装在所述传感器固定结构处。这特别是对于以机械地敏感的裸模具（Bare-Dies）为形式的传感器芯片来说会是困难的。取而代之的是，所述传感器芯片机械地并且电地与所述优选地柔性的底基部件进行连接，并且在这个底基部件上设置了位置准确地布置的凹坑。所述传感器固定结构的定位销随后能够嵌入进所述底基部件的所述凹坑中，以便以这种方式使得所述底基部件并且间接地因此还有所述传感器芯片能够以高的准确度相对于所述传感器固定结构进行定位。所述定位销和所述凹坑能够在此优选地以互补的几何形状进行构造，使得所述底基部件在把凹坑挤压到所述定位销上之后尽可能地无缝隙地并且位置准确地被固定。

在此充分利用的是，利用现今能够使用的制造技术、就是说例如利用能够工业地使用的自动安装设备能够将元器件、例如传感器芯片以高的空间的准确度布置在底基上、例如布置在柔性的底基部件上。在0.1mm的范围内的、或者甚至在0.1mm以下的定位准确度是能够实现的。

进一步充分利用的是，在底基部件中的凹坑能够同样地以至少小于1mm、优选小于0.2mm并且更优选小于0.1mm的非常高的位置准确度进行构造。这样的凹坑能够例如被钻孔地利用激光来生成或者例如在使用影印石板术的技术或者丝网印刷技术的情况下被蚀刻。

特别是这种在导电薄片中的凹坑能够作为所谓的注册标记（Passermarken）进行构造。这样的注册标记在电的印制电路板或者导电薄片中经常被用作为视觉的参考点，例如用于通过自动装备设备来钻通贯通接触部和/或放置电子的元器件。注册标记能够例如通过在钻头或者装配头处设置的摄像机视觉地进行获取，使得这个工具相对于所述印制电路板或者底基部件的位置能够确定。理论位置能够相对于这些注册标记被给出，例如电的元器件应当被安装在在所述理论位置中。注册标记通常以非常高的位置准确度进行构造，这就是说它们例如以在0.08mm以下的公差主要直接靠近待装配的元器件地放置。在柔性的导电薄片中，这些注册标记能够以简单的方式构造为凹坑。所述凹坑经常具有圆形的横截面，当然也能够具有其它成型的横截面。

另外能够充分利用的是，所述电子模块的所述支架构件和特别是所述在其上设置的传感器固定结构也能够以高的空间的准确度进行构造。这样的支架构件能够例如是塑料件，该塑料件能够例如被注塑成型。如果所述支架构件利用合适的制造方法进行生产，那么所述传感器固定结构和特别是所述在该传感器固定结构上设置的定位销同样以小于1mm的、优选小于0.2mm的并且特别优选是小于0.1mm的位置准确度来进行制造。

因为一方面所述传感器芯片非常准确地布置在所述底基部件上，并且能够与所述底基部件机械地进行连接，另一方面在所述底基部件中的凹坑、也例如在所述传感器固定结构处的所述定位销能够以高的位置准确度进行制造，所以在所述电子模块中能够实现：所述传感器芯片以高的位置准确度布置并且固定在所述电子模块中，方法是，在制造所述电子模块时把所述底基部件移动至所述定位销的上方，使得在所述固定结构处的所述定位销中的每个定位销嵌入到在所述底基部件处的所述凹坑中的一个凹坑中，并且所述底基部件因此相对于所述传感器固定结构进行定位。

优选地，接下来所述定位销能够压印进所述凹坑中。换句话说，所述定位销能够在它被压入了所述底基部件的凹坑中之后这样地成型：产生在所述定位销和所述底基部件之间的、形状配合的并且优选非无损就能拆卸的连接。所述底基部件能够因此连同在其上布置的传感器芯片位置准确地并且机械地稳定地固定在所述支架构件上。

所述定位销能够是锥形的。换句话说，所述定位销能够在基底处具有比在悬臂的末端处更大的横截面，在所述基底处所述定位销与所述传感器固定结构进行连接。所述底基部件的所述凹坑能够在这种情况下容易地被移动至所述定位销上方，并且被如此程度地向下压，直到所述凹坑侧面地形状配合地贴在所述定位销上。

所述支架构件能够具有一基底。这个基底能够例如具有平板的形状。替代地，所述基底当然也能够具有其它的形状。所述传感器固定结构能够作为从所述基底突出的拱顶进行构造。所述定位销在此在所述拱顶处进行构造。

换句话说，所述支架构件能够是一种能够独特地构造的构件，它的设计例如能够适应于在确定的变速器中的情况和要求。所述支架构件能够在此是一种优选借助于注塑能够生产的塑料件。所述传感器固定结构从所述基底处以一种拱顶的形状突起。这样一种拱顶的尺寸能够在此这样地进行测量：一种随后待安装在所述传感器固定结构处的传感器芯片放于在所述变速器中的期望的位置处。所述传感器芯片能够在此首先被安放到所述底基部件上，并且与它例如借助于传统的构造-连接-技术（AVT）电地并且机械地进行连接。例如所述传感器芯片能够作为SMD-器件（表面安装器件（Surface Mounted Device））安装在所述柔性的底基部件处。所述传感器芯片的电的触点能够在此与所述底基部件的线路进行钎焊，或者替代地进行熔焊。随后，所述如此地预加工的传感器芯片与所述如果必要的话同样合适地预加工的支架构件进行连接，方法是，所述底基部件利用它的凹坑嵌入进所述定位销地安装在所述拱顶处，所述拱顶作为传感器固定结构使用。

所述电子模块此外优选具有控制单元，该控制单元能够作为TCU用于变速器控制。所述底基部件能够在此为此来使用：将所述传感器芯片与所述控制单元进行电连接。所述传感器芯片优选仅仅通过所述底基部件与所述控制单元进行连接，这就是说，没有对于例如线路的中间接通，该中间接通设置在所述刚性的印制电路板和/或冲裁栅格处。例如由于相对于振动或者摆动的机械的不敏感性，仅仅通过所述优选柔性的底基部件使得所述传感器芯片到所述控制单元处的一种这样的电连接能够带来在设计所述电子模块时高的灵活性以及所述电子模块的耐用性。

根据一种具体实施方式，磁体被固定在所述传感器固定结构中。所述磁体优选是永磁体。所述磁体能够用于：在与所述传感器芯片相邻的空间中生成磁场，使得所述传感器芯片能够感知这个本地磁场的变化，所述变化例如能够归因于在所述待控制的变速器中运动的构件。在所述传感器固定结构中，能够对此设置合适地设计了尺寸的袋槽或者空腔，在该袋槽或者空腔中能够容纳而且如果有必要的话机械稳定地固定所述磁体。

此外，能够在所述磁体和所述传感器芯片之间布置一种均匀化盘，该均匀化盘为此来使用：在空间上使得由所述磁体引起的磁场得以均匀。通过把所述均匀化盘布置在所述磁体和所述传感器芯片之间，一方面能够实现：所述传感器芯片位于没有显著不均匀性的磁场中。另一方面能够把所述均匀化盘准确并且稳定地相对于所述传感器芯片进行布置。

根据另一具体实施方式，在所述底基部件上的所述传感器芯片利用浇注材料进行注塑包覆。所述浇注材料能够是优选不导电的、例如热固性的或者热塑性的塑料材料，所述塑料材料能够可流动地进行加工，并且能够随后固化。所述浇注材料能够因此环绕所述传感器芯片流动，并且此后在已经固化了的状态中保护所述传感器芯片例如免受污染物或者机械载荷的影响。例如能够借助于所述浇注材料避免：污染物、特别是例如包含在变速器液体中的金属颗粒到达所述传感器芯片并且在那里例如导致短路。所述浇注材料能够例如是一种所谓的全球-最佳（Globe-Top）。

在此介绍的电子模块的或者为了制造同一电子模块而使用的方法的具体实施方式能够以优选的方式实现，减少单个AVT的数量，以便使得电的元器件相互进行电连接。特别是通过合适地使用浇注材料就能够实施一种相对于例如变速器油的集成的介质保护。此外，ESD（静电放电（Electrostatic Discharge））-特性能够被改善。此外，用户专用的单个部件的和单个工艺的数量以及由此决定的工具成本能够被减少。

需要指出的是，本发明可能的特征和优点在此参照不同的具体实施方式进行描述，这就是说，特别是部分地参照根据本发明的电子模块，并且部分地参照用于制造这种电子模块的、根据本发明的方法。本领域的技术人员将会认识到：所述电子模块的特征能够以类似的方式作为制造方法的特征以及相反地进行实施。此外，本领域的技术人员认识到：所描述的特征能够以合适的方式进行组合、调整或者交换，以便实现本发明其它的具体实施方式。

附图说明

接下来，本发明的具体实施方式将会参照附图来进行说明，其中既不能把附图又不能把描述局限地解释成本发明。

图1示出了一种根据本发明的一种具体实施方式的电子模块;

图2示出了根据本发明的一种具体实施方式的一种电子模块的一种传感器系统的放大截面视图;

图3示出了根据本发明的一种具体实施方式的一种替代的传感器系统的放大截面视图。

该附图仅仅是示意性的并且不是完全符合比例尺的。相同的附图标记标出了在上述附图中相同或相似的特征。

具体实施方式

图1示出了一种电子模块1，例如它能够用于控制车辆变速器的功能。所述电子模块1具有支架构件3，在所述支架构件处布置了以传动装置控制单元（TCU）为形式的控制单元5。所述控制单元5作为集成电路（IC）进行构造。所述电子模块1进一步拥有一传感器芯片7，借助于该传感器芯片能够例如测量在磁场中的变化。所述传感器芯片7能够例如构成一种霍尔-传感器。所述传感器芯片7能够用于测量在磁场中的时间上的变化，所述变化能够例如借此被影响：构件、例如变速器的传感器轮在所述传感器芯片7的附近在旁边运动经过，并且在此暂时地影响那里的磁场。

为了能够使得所述传感器芯片7尽可能地与在变速器里的待感知的区域靠近，在所述支架构件3处构成了以一种向上突出的拱顶11为形式的传感器固定结构9。所述传感器固定结构9能够整体地与所述支架构件3构成。例如所述支架构件3能够与所述传感器固定结构9共同作为注塑构件被提供。

为了把所述传感器芯片7一方面机械地紧固在所述支架构件3或者它的传感器固定结构9处，并且把它另一方面与所述控制单元5进行电连接，所述传感器芯片7被安装在底基部件13、例如一种柔性的导电薄片上，并且与在其中设置的线路进行电连接。所述底基部件13随后利用其线路在相反的末端处与所述控制单元5进行电连接。所述配设有所述传感器芯片7的底基部件13机械地紧固在所述传感器固定结构9的向上朝向的表面处。对此，在所述传感器固定结构9处设置了向上突起的定位销15，所述定位销嵌入到在所述底基部件13中的、相应地互补地构造的凹坑17中。以这种方式，所述底基部件13连同被安装在其上的所述传感器芯片7固定地并且位置准确地定位在所述传感器固定结构9上。

图2根据第一种可能的构造形式示出了通过传感器固定结构9的截面视图，所述传感器固定结构带有固定在其上的传感器芯片7。

在制造相应的电子模块时，首先，作为ASIC（专用集成电路） 8构造的传感器芯片7被安装在所述底基部件13处。对此，所述ASIC的金属接线柱18与所述底基部件13的线路14借助于一种构造-连接-技术19、例如SMD（表面安装器件）-钎焊来进行连接。优选地，所述传感器芯片7在它的至少两个相反的侧边缘处机械地与所述底基部件13进行连接，以便使它尽可能稳定地紧固在所述底基部件13处。

在所述这样地预加工的底基部件13随后被安装在所述传感器固定结构9处之前，永磁体23被放置进在所述传感器固定结构9中设置的并且相应地定制地成型的袋槽24中。如有必要，所述在该袋槽24中的永磁体23能够例如通过压入肋进行固定。为了进一步地使得由所述永磁体23生成的磁场得以均匀化，在它到达在其上方布置的传感器芯片7之前，将一种均匀化盘21布置在所述永磁体23的上方。所述均匀化盘21能够例如通过由所述磁体23引起的磁力进行固定。

随后，所述底基部件13连同所述已经在其上被紧固了的传感器芯片7共同紧固在所述形成了传感器固定结构9的拱顶11的、向上朝向的表面处。对此，在所述底基部件13中设置的凹坑17移动至从所述拱顶11处向上突起的定位销15上。所述定位销15的横截面和所述凹坑17相互互补地进行构造，并且额外地所述定位销15优选地向下方锥形地变宽，由此就使得所述底基部件13能够连同所述传感器芯片7共同地以这种方式位置准确地在所述传感器固定结构9上进行定位。为了确保至少在制造时所述底基部件13可靠地固定在所述定位销15上，所述定位销15能够与所述底基部件13嵌合地压印到所述凹坑17中。

为了使所述底基部件13即使在所述电子模块1运行时也可靠地固定在所述传感器固定结构9处，能够进一步设置一压紧装置25。这种压紧装置25能够例如由塑料制成并且形成一种框架，该框架移动至所述传感器固定结构9的上方，并且，如有必要，通过定位而固定在该传感器固定结构上。所述底基部件13能够在此在所述压紧装置25和所述传感器固定结构9之间卡住地进行固定。

最后，所述传感器芯片7能够嵌入到浇注材料27中，以便保护它例如免于污染物和/或化学地腐蚀的媒介、例如变速器油的侵蚀。

图3示出了用于把底基部件13紧固在支架构件3处的替代的构造形式。

在这种情况下，构成了所述传感器芯片7的所述ASIC 8也固定在底基部件13处，并且通过AVT（构造-连接-技术）19与该底基部件进行电连接。与前面所描述的构造形式相反，所述传感器芯片7却是在此固定在所述底基部件13的、指向所述传感器固定结构9的表面处。在袋槽24中再次容纳了在所述传感器固定结构9中的永磁体23。均匀化盘21在这种情况下紧挨着在所述传感器芯片7上粘合在其指向所述磁体23的表面处。

在将所述底基部件13连同所述传感器芯片7施加到所述传感器固定结构9上并且在其上进行定位之前，在所述磁体23和所述传感器芯片7之间导入了浇注材料27。随后，所述底基部件13利用它的凹坑17接合在所述传感器固定结构9的所述定位销15上，并且如有必要，利用所述定位销15进行压印。通过之前在它们之间置入的浇注材料27，所述底基部件13与所述传感器固定结构9和/或所述在其中容纳的并且固定的永磁体23进行粘合，并且被保护免于媒介或污染物的影响。

最后要指出的是，概念例如“具有”、“包括”等等不排除其它的元件或步骤，并且概念例如“一个”或者“一种”不排除复数的情况。在权利要求中的附图标记不应当被视为限制。

Claims (15)

1.电子模块（1），具有：

传感器芯片（7）、

底基部件（13）、

带有传感器固定结构（9）的支架构件（3）；

其中所述传感器芯片（7）机械地固定在所述底基部件（13）处，并且所述传感器芯片（7）的电的触点与所述底基部件（13）的线路（14）进行电连接，其中所述底基部件（13）紧固在所述传感器固定结构（9）处，

其特征在于，

在所述传感器固定结构（9）处构造了位置准确地布置的定位销（15），

在所述底基部件（13）处设置了位置准确地布置的凹坑（17），并且所述定位销（15）中的每个定位销嵌入进所述凹坑（17）中的一个凹坑中，以便所述底基部件（13）相对于所述传感器固定结构（9）进行定位。

2.按权利要求1所述的电子模块，其中所述凹坑（17）以小于1mm的位置准确度布置在所述底基部件（13）处。

3.按权利要求1或2所述的电子模块，其中所述凹坑（17）作为注册标记在所述底基部件（13）处进行构造。

4.按权利要求1或2所述的电子模块，其中所述定位销（15）以小于1mm的位置准确度布置在所述传感器固定结构（9）处。

5.按权利要求1或2所述的电子模块，其中所述定位销（15）是锥形的。

6.按权利要求1或2所述的电子模块，其中所述支架构件（3）具有基底，并且所述传感器固定结构（9）作为从所述基底突出的拱顶（11）进行构造，并且其中所述的定位销（15）在所述拱顶（11）处进行构造。

7.按权利要求1或2所述的电子模块，其中所述电子模块（1）进一步具有控制单元（5），并且其中所述传感器芯片（7）与所述控制单元（5）通过所述底基部件（13）进行电连接。

8.按权利要求1或2所述的电子模块，其中在所述传感器固定结构（9）中固定了磁体（23）。

9.按权利要求8所述的电子模块，其中在所述磁体（23）和所述传感器芯片（7）之间布置了均匀化盘（21），该均匀化盘用于使得由所述磁体（23）引起的磁场得以均匀化。

10.按权利要求1或2所述的电子模块，其中在所述底基部件（13）上的传感器芯片（7）利用浇注材料进行注塑包覆。

11.按权利要求1所述的电子模块，其中所述电子模块用于变速器控制。

12.按权利要求2所述的电子模块，其中所述凹坑（17）以小于0.2mm的位置准确度布置在所述底基部件（13）处。

13.按权利要求4所述的电子模块，其中所述定位销（15）以小于0.2mm的位置准确度布置在所述传感器固定结构（9）处。

14.用于制造根据权利要求1至13中任一项所述的电子模块（1）的方法，其中所述方法具有：

把所述传感器芯片（7）如此地安装在所述底基部件（13）处，即所述传感器芯片（7）机械地固定在所述底基部件（13）处，并且所述传感器芯片（7）的电的触点与所述底基部件（13）的线路（14）进行电连接，并且

所述底基部件（13）如此地紧固在所述传感器固定结构（9）处，即在所述传感器固定结构（9）处的所述定位销（15）中的每个定位销嵌入进在所述底基部件（13）处的所述凹坑（17）中的一个凹坑中，以便所述底基部件（13）相对于所述传感器固定结构（9）进行定位。

15.按权利要求14所述的方法，其中所述定位销（15）被压印进所述凹坑（17）中。

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