CN107660089B - 具有激光焊接密封壳体的电子控制器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子控制器，所述电子控制器具有壳体以及通过使用激光焊接而连接至壳体的下部子组件，从而消除了垫圈和紧固件的使用。激光焊接部分在所述壳体与所述下部子组件之间提供密封连接部分，从而防止碎片、水分、油、ATF（自动变速器流体）和化学物质进入所述壳体，这保护了位于所述壳体内的电部件。垫圈和紧固件的消除还降低了所述电子控制器的成本。取决于应用，所述电部件可以直接安装至所述下部子组件，或者所述电部件可以安装在金属芯体上。所述金属芯体用于提供散热并且起到电导体的作用。所述下部子组件可以包覆模制在所述金属芯体周围，或者所述金属芯体可以在所述下部子组件已经形成之后附接至所述下部子组件。

Description

具有激光焊接密封壳体的电子控制器

技术领域

本发明一般涉及电子控制器，该电子控制器包括利用激光焊接而附接至壳体的下部子组件以便在下部子组件与壳体之间提供密封连接部分，从而防止壳体内的电子部件暴露于水分、油、自动变速器流体（ATF）、化学物质以及碎片。

背景技术

电子控制器是众所周知的。许多变速器控制器、发动机控制器等都具有某种类型的金属基板，电子部件安装在该金属基板上。基板随后连接至壳体，使得电子部件位于壳体的腔体中。基板通常是某种类型的压铸件，并且起到散热的作用，用作电导体和电子部件的安装表面，并且还与垫圈一起使用以便在基板与壳体之间提供密封部分。多个紧固件（诸如，螺纹件）用于将壳体连接至基板。

许多这些控制器都由于垫圈的失效而存在泄漏的问题。因此，需要一种电子控制器，该电子控制器具有基板和壳体，该基板和壳体被构造成使得减少或者消除由于垫圈失效而引起的泄漏。

发明内容

本发明是一种电子控制器，该电子控制器消除了垫圈和紧固件的使用，并且包含下部子组件的使用，其中，该下部子组件通过使用激光焊接而连接至壳体。激光焊接部分在壳体与下部子组件之间提供密封连接部分，从而防止碎片、水分、油、ATF（自动变速器流体）和化学物质进入壳体。垫圈和紧固件的消除还降低了电子控制器的成本。

任意必要的电部件都设置在壳体中，并且取决于应用，这些电部件可以直接安装至下部子组件，或者电部件可以安装在金属芯体上。金属芯体用于提供散热并且起到电导体的作用。下部子组件可以包覆模制在金属芯体周围，或者金属芯体可以在下部子组件已经形成之后利用粘合剂（诸如，导热粘合剂）而附接至下部子组件。

在一个实施例中，本发明是一种电子控制器，该电子控制器包括：壳体、形成作为该壳体的一部分的外壁、下部子组件、连接至该下部子组件的芯体以及作为该下部子组件的一部分的至少一个连接区域。在一个实施例中，下部子组件利用激光焊接在连接区域处连接至壳体，但在本发明的范围内也可以使用其它类型的焊接。在一个实施例中，下部子组件由塑料材料制成，该塑料材料在连接区域处提供合适的可焊接表面。

在一个实施例中，电子基板设置在壳体中并且连接至芯体的顶表面，并且各种电部件引线接合至该电子基板。在替代实施例中，电部件引线接合至电子基板、引脚框架的端子，或者引线接合至电子基板和引脚框架的端子两者。

下部子组件是塑料材料，该塑料材料包覆模制或者注塑模制在芯体周围，但是使芯体的部分区域暴露出来，从而使得暴露的区域未被下部子组件覆盖。电子基板在暴露区域中连接至芯体。在一个实施例中，电子基板随后引线接合至芯体，其中，引线接合连接部分也位于芯体的暴露区域中。在替代实施例中，电子基板还可以引线接合至引脚框架的端子以便为电子基板供电，并且还可以起到允许信号被传递至电子基板和从电子基板传递信号的作用。芯体由金属材料（诸如，铝）制成以便提供至电子基板的合适的电连接，并且起到散热器的作用，这是因为铝是合适的传热介质。

芯体具有与顶表面相邻的至少一个侧表面、以及与该侧表面相邻的底表面。在一个实施例中，当下部子组件包覆模制在芯体周围时，下部子组件基本上覆盖底表面和侧表面，以及顶表面的一部分，除了暴露区域以外。在另一实施例中，当模制部分模制在芯体周围时，该模制部分基本上覆盖底表面，并且可以覆盖侧表面中的一些或全部，使得整个顶表面暴露出来。

在一个实施例中，下部子组件单独地形成，粘合剂层置于下部子组件上，并且芯体置于该粘合剂层上。在其它实施例中，未使用芯体，并且电子基板直接连接至粘合剂层。

在又一实施例中，存在形成作为下部子组件的一部分的凹陷部分。导热粘合剂层位于该凹陷部分中，并且芯体定位在该导热粘合剂层上，从而使得芯体的一部分设置在该凹陷部分中。

在一个实施例中，粘合剂层是导热粘合剂层，但在本发明的范围内也可以使用其它类型的粘合剂层，诸如但不限于：压敏粘合剂、室温硫化粘合剂、导电粘合剂等。

通过下文中提供的详细描述本发明适用的其它领域将变得明显。应该理解的是，虽然该详细描述和特定示例指出本发明的优选实施例，但其仅为了说明的目的，而不旨在限制本发明的范围。

附图说明

通过详细描述和附图将更充分地理解本发明，在附图中：

图1是根据本发明的实施例的电子控制器的第一实施例的透视图；

图2是沿图1的线2-2截取的截面图；

图3是根据本发明的实施例的电子控制器的第二实施例的截面图；以及

图4是根据本发明的实施例的电子控制器的第三实施例的截面图。

具体实施方式

（多个）优选实施例的下列描述本质上仅是示例性的，并且不以任意方式旨在限制本发明、其应用或用途。

在图1至图2中总地以10示出了根据本发明的电子控制器。控制器10包括壳体12，并且壁16形成作为壳体12的一部分。在组装期间，电子基板20利用引线接合（wire bond）连接（示出为20a）与芯体22电子连通。尽管如图所示使用了电子基板20，但在本发明的范围内也可以使用其它装置，诸如但不限于：印刷电路板（PCB）、低温共烧陶瓷（LTCC）装置、高温共烧陶瓷（HTCC）装置等。壳体12的顶部部分（未示出）与侧壁16整体形成，并且该顶部部分和侧壁16形成壳体12的腔体（总地以24示出）和其他各种部件，例如，电部件26，该电部件26通过诸如引线接合件20b的连接件与电子基板20电连通。电部件26还可以利用另一引线接合件20c引线接合至芯体22。芯体22由金属材料（诸如，铝）制成，以便提供到电子基板20的合适的电连接并且起散热器的作用，这是因为铝是合适的传热介质。芯体22还可以起到使电子基板20和电部件26电接地的作用。然而，在本范围内，也可以使用其它材料来形成芯体，诸如但不限于钢或铜。还被包括的是一个或多个引脚12a、12b，该一个或多个引脚12a、12b是引脚框架12c的一部分，其中，壳体12包覆模制在引脚框架12c周围。使用诸如引线接合20d和20e等的连接件，电子基板20以及电部件26可以连接至一个或多个引脚12a、12b（如图2所示），从而使电子基板20和电部件26与引脚框架12c电连通。引脚框架12c可以起到从电源提供电力的作用，或者将信号发送至电部件26或者电子基板20。

芯体22由下部子组件28部分地环绕。下部子组件28由激光透明塑料材料制成。在组装期间，芯体22被放置在模具中，并且塑料材料被注射到模具中并且围绕芯体22形成，使得芯体22由下部子组件28部分地环绕，如图2所示。芯体22具有顶表面22a、底表面22b和多个侧表面，其中，图2中示出了侧表面中的两个22c和22d。在该实施例中，下部子组件28的塑料材料完全覆盖底表面22b和侧表面22c、22d。

然而，顶表面22a仅有一部分被下部子组件28覆盖。顶表面22a的部分区域没有被覆盖，并且该暴露区域（总地由22e示出）用于与电子基板20附接以及引线接合。顶表面22a的未覆盖区域可以取决于塑料材料围绕芯体22形成的方式而变化。在顶表面22a上可以存在塑料材料的“画框”构造，或者在顶表面22a上可以存在一个或多个塑料条或“爪”。围绕顶表面22a的一部分模制的塑料材料的其它构造也是可能的。在该实施例中，电子基板20利用粘合剂14（诸如，导热粘合剂（TCA））附接至芯体22。电部件26也可以利用粘合剂、焊料连接或者任何其它合适的连接而连接至电子基板20。下部子组件28随后附接至外壁16，如图2所示。在该实施例中，存在包围外壁16的连接区域30，并且下部子组件28沿着连接区域30连接至外壁16。下部子组件28与壳体12的外壁16之间的连接是激光焊接连接件32，但在本发明的范围内也可以使用其它类型的连接。

图3中示出了根据本发明的控制器10的另一实施例，其中，相同的附图标记表示相同的元件。在该实施例中，下部子组件28与芯体22单独地形成，并且下部子组件28包括凹陷部分34。如图3所示，下部子组件28在与壳体12的芯体22具有任意连接之前被完整地形成。在组装期间，TCA层38设置在凹陷部分34中，如图3所示。随后将芯体22放置在TCA层38上，从而将芯体22固定至下部子组件28。凹陷部分34具有侧壁，并且图3中示出了侧壁中的两个34a、34b。在组装时，凹陷部分34足够深以使得侧表面22c、22d的一部分与侧壁34a、34b相邻。与之前的实施例一样，电子基板20利用引线接合连接件20a连接至芯体22并且与芯体22电连通，并且电部件26利用引线接合件20b连接至电子基板20并且与电子基板20电连通。

图4示出了本发明的另一实施例，其中，相同的附图标记表示相同的元件。在该实施例中，不包括芯体22，并且下部子组件28如图4中示出的那样形成，其中，下部子组件28不具有凹陷部分34。在该实施例中，TCA层38附接至下部子组件28，但是与位于凹陷部分34中不同，TCA层38位于下部子组件28的顶表面28a上。在该实施例中，由于未使用芯体22，所以电子基板20直接连接至TCA层38而不是芯体22。这也消除了使用引线接合件20a和20c的需要。电部件26再次利用引线接合连接件20b与电子基板20电连通，并且电部件26和电子基板20利用引线接合件20d、20e与引脚框架12c连通，如与之前的实施例一样。

在所有实施例中，在连接区域中激光焊接至壳体12的下部子组件28在下部子组件28与壳体12之间提供密封连接部分，从而防止水分、油、ATF、化学物质以及碎片进入壳体12的腔体24。通过图1至图4所示的实施例，控制器10还具有以下优点：其具有金属芯体22以便提供合适的热属性和电属性。然而，在热暴露不太严重的应用中，可以取消芯体22，如与图4所示的实施例一样。

在图2所示的实施例中，TCA层14已经用于将电子基板20附接至芯体22。TCA层38已经用于将芯体22连接至下部子组件28，如图3所示，或者将电子基板20连接至下部子组件28，如图4所示。然而，在本发明的范围内也可以使用其它材料。在替代实施例中，TCA层14、38的任一者可以由以下物质取代：压敏粘合剂（PSA）、室温硫化（RTV）粘合剂、导电粘合剂（ECA）或者另一类合适的粘合剂。

本发明的描述在本质上仅是示例性的，并且因此，未脱离本发明的主旨的变型例旨在被包括在本发明的范围内。这些变型例不应被视作脱离本发明的精神和范围。

Claims (14)

1.一种包括电子控制器的设备，所述电子控制器包括：

壳体；

外壁，所述外壁形成作为所述壳体的一部分；

下部子组件；

芯体，所述芯体连接至所述下部子组件，所述芯体包括：

顶表面；以及

至少一个侧表面，所述至少一个侧表面与所述顶表面相邻；

电子基板，所述电子基板连接至所述芯体；以及

至少一个连接区域，所述至少一个连接区域是所述下部子组件的一部分；

其中，所述下部子组件在所述至少一个连接区域处通过使用激光焊接而连接至所述壳体；并且

其中，所述下部子组件形成在所述芯体周围，从而使得所述下部子组件覆盖所述至少一个侧表面以及所述顶表面的一部分。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述电子基板连接至所述芯体的所述顶表面。

3.根据权利要求2所述的设备，所述芯体进一步包括：

底表面，所述底表面与所述至少一个侧表面相邻；

其中，所述下部子组件形成在所述芯体周围，从而使得所述下部子组件覆盖所述底表面。

4.根据权利要求1所述的设备，进一步包括：

暴露区域，所述暴露区域是所述顶表面的一部分，所述暴露区域没有被所述下部子组件覆盖；

其中，所述电子基板在所述暴露区域中连接至所述芯体。

5.根据权利要求1所述的设备，进一步包括：

导热粘合剂层，所述导热粘合剂层设置在所述下部子组件上；

其中，所述芯体连接至所述导热粘合剂层。

6.根据权利要求5所述的设备，进一步包括：

凹陷部分，所述凹陷部分形成作为所述下部子组件的一部分；

其中，所述导热粘合剂层位于所述凹陷部分中，并且所述芯体设置在所述凹陷部分中。

7.根据权利要求5所述的设备，其中，所述导热粘合剂层置于所述下部子组件与所述芯体之间。

8.根据权利要求5所述的设备，其中，所述导热粘合剂层能够从由以下组中选择的一种取代：压敏粘合剂层、室温硫化粘合剂层和导电粘合剂层。

9.一种电子控制器，包括：

壳体；

外壁，所述外壁形成作为所述壳体的一部分；

下部子组件；

导热粘合剂层，所述导热粘合剂层置于所述下部子组件上；

电子基板，所述电子基板位于所述壳体内；

至少一个连接区域，所述至少一个连接区域是所述下部子组件的一部分；以及

芯体，所述芯体连接至所述下部子组件，所述芯体包括：

顶表面；以及

至少一个侧表面，所述至少一个侧表面与所述顶表面相邻；

其中，所述下部子组件在所述至少一个连接区域处通过使用激光焊接而连接至所述壳体，其中，所述下部子组件形成在所述芯体周围，从而使得所述下部子组件覆盖所述至少一个侧表面以及所述顶表面的一部分，所述电子基板连接至所述芯体，其中，所述芯体附接至置于所述下部子组件上的所述导热粘合剂层。

10.根据权利要求9所述的电子控制器，所述下部子组件进一步包括：

凹陷部分，所述凹陷部分形成作为所述下部子组件的一部分；

其中，所述导热粘合剂层置于形成作为所述下部子组件的一部分的所述凹陷部分中。

11.根据权利要求10所述的电子控制器，其中，所述芯体置于所述凹陷部分中。

12.根据权利要求9所述的电子控制器，其中，所述导热粘合剂层置于所述下部子组件与所述芯体之间。

13.根据权利要求9所述的电子控制器，所述芯体进一步包括：

底表面，所述底表面与所述至少一个侧表面相邻；

其中，所述下部子组件形成在所述芯体周围，从而使得所述下部子组件覆盖所述底表面。

14.根据权利要求9所述的电子控制器，其中，所述粘合剂层能够从由以下组中选择的一种取代：压敏粘合剂层、室温硫化粘合剂层和导电粘合剂层。

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