CN114501866A - 设有改进的固定装置的密封的电子模块和相关的组装方法 - Google Patents

Abstract

一种密封的电子模块(4)，包括具有多个电子部件(12)的印刷电路板(8)、通过至少一个固定装置(20)作为印刷电路板(8)的支撑和固定的成型金属片(16)、封闭盖(24)，所述封闭盖(24)气密地覆盖成型金属片和/或印刷电路板(8)，以确保印刷电路板(8)相对于密封的电子模块(4)的外部气密密封。印刷电路板(8)在成型金属片(16)上的至少一个固定装置(20)包括至少一个机械接头(34)，所述机械接头(34)在凸部(36)和凹部或座(40)之间形成成形联接，凸部(36)和凹部或座(40)形成在印刷电路板(8)和成型金属片(16)上，或反之亦然；这样，成型金属片(16)在所述机械接头(34)处没有通孔，与密封的电子模块(4)的外部相通。

Description

设有改进的固定装置的密封的电子模块和相关的组装方法

技术领域

本发明涉及一种设有改进的固定装置的密封的电子模块以及相关的组装方法。

背景技术

在汽车领域，众所周知的是生产电子模块，通常是电子控制单元，它们被容纳在发动机舱中，因此它们在其运行过程中承受相当大的机械应力和热应力。

此外，电机舱不是气密密封的，因此电子模块也会受制于水和湿气的影响，如众所周知的，其如果渗入模块内部，可能会对在其中包含的且固定在特殊的印刷电路板上的电子部件的功能产生问题。

具有成型金属片金属外壳的电子模块尤其会出现潮湿和/或渗水的问题，因为印刷电路板的固定通常是通过螺钉穿过印刷电路板上和成型金属片上所制成的特殊的孔来实现的(图1)。

众所周知，螺钉不允许紧密的固定，因为在螺钉和螺母的螺纹之间不可避免地存在间隙，由于相互连接的部件的不同的热变形，间隙也会增加：实际上，通常螺钉和成型金属片由不同于彼此的金属材料制成，而因此具有不同的热膨胀系数。

为了克服这个缺点，众所周知，例如，使用螺纹锁固膏或特殊的密封衬套：但是，这些解决方案不能保证随着时间的推移完美密封，考虑到，即使在机械和热应力方面的恶劣使用条件下，这些电子模块必须保持其气密密封质量几年内不变。

发明内容

因此，本领域中需要解决参考现有技术所引用的缺点和限制。

通过根据权利要求1的密封的电子模块和根据权利要求11的组装密封的电子模块的方法来满足这样的需要。

在从属权利要求中描述了本发明的其他实施例。

附图说明

本发明的其他特征和优点从以下对其优选的、非限制性的实施例的详细描述中将变得更加明显，其中：

-图1显示了现有技术的实施例的截面图；

-图2显示了根据本发明的实施例的密封的电子模块的立体分解图；

-图3显示了图1的电子模块没有闭合盖的一些部件的立体图；

-图4显示了图2的电子模块在组装结构中的截面图；

-图5显示了图3的电子模块的平面图；

-图6a-图6b-图7-图8显示了根据本发明的实施例通过塑性变形产生连接接头的连续的步骤的截面图；

-图9显示了根据本发明的可能的实施例的机械接头的凸部的立体图；

-图10-图12显示了根据在印刷电路板和成型金属片之间的机械连接接头的不同的实施例的没有封闭盖的电子模块的平面图。

将使用相同的附图标记来标示与下文所描述的实施例共同的元件或元件的部分。

具体实施方式

参考前述附图，附图标记4总体上表示密封的电子模块，特别地，但不排他地，适用于汽车领域。

应当注意，本发明在汽车领域的应用是优先的，但不是排他的，因为密封的电子模块可以具有各种应用领域。

密封的电子模块4包括具有多个电子部件12的印刷电路板8和成型金属片16，该成型金属片16通过至少一个固定装置20作为印刷电路板8的支撑和固定。

密封的电子模块4还包括封闭盖24，其以确保印刷电路板8相对于密封的电子模块4的外部的气密密封的方式覆盖成型金属片16和/或印刷电路板8。

成型金属片通常由铝或钢制成；封闭盖24可以由金属或塑料材料制成。

为了保证其内部的气密密封，密封的电子模块4包括位于封闭盖24和成型金属片16之间的周边密封垫圈28，其定界包含所述电子部件12的印刷电路板8的区域32。例如，分配的树脂或甚至由聚合材料制成的垫圈可用作周边密封垫圈28。

有利地，印刷电路8在成型金属片16上的至少一个固定装置20包括至少一个机械接头34，该机械接头34在凸部36和凹部或座40之间形成形状联接，凸部36和凹部或座40在印刷电路板上8上和在成型金属片16上制成，或反之亦然。

换言之，可以分别在成型金属片16和印刷电路板8上获得凸部36和凹部40，或反之亦然。

有利地，成型金属片16在所述机械接头34处没有与密封的电子模块4的外部连通的通孔。这样，水或湿气就不可能通过在成型金属片16和印刷电路板8之间的机械接头34进入密封的电子模块4。

根据实施例，所述机械接头34是在成型金属片16的凸部36和容纳其的印刷电路板8的具有沿组装方向X-X的通孔48的凹部40之间的塑性变形接头。

凸部36在其顶部44处具有至少一个悬臂元件52，该悬臂元件沿所述组装方向X-X至少部分地从座突出，其形成相对于所述组装方向X-X的底切。

根据实施例，所述悬臂元件52是冠状或圆周边缘,其形成相对于所述组装方向XX的底切。

优选地，凸部36和凹部40彼此形状相反。

例如，凸部36和凹部40关于平行于所述组装方向X-X的对称轴线轴向对称。

相对于垂直于所述组装方向X-X的截面，凸部36可具有各种几何形状。

例如，凸部36可具有平坦截面(图10)、剪切(shear)截面(图11)或内六角截面(图12)。

上面显示的几何形状的示例纯粹是指示性的，并非详尽无遗。因此，对于所述凸部36可能使用另外的几何形状。

也可能将凸部36和凹部40构造成卡扣联接。例如，可能在凸部36和凹部之间进行轻微的强制联接，即具有过盈，以便在凸部36的顶部44经过印刷电路板8的凹部或座强制插入和通过之后获得牢固的机械接头。

根据优选实施例，机械接头34的凸部36在与可关联的凹部或座40相对的一侧具有凹槽56。

如下文更好地描述，所述凹槽允许与可相关联的冲头联接，并且允许更精确地控制凸部36的顶部44的塑性变形。

优选地，凸部36通过成型金属片自身的塑性变形在成型金属片16上获得，因此相对于组装方向X-X具有与成型金属片16相同的厚度。

现在将描述根据本发明的密封的电子模块的联接方法和相关操作。

特别地，密封的电子模块4的组装方法包括以下步骤：

-提供具有多个电子部件12的印刷电路板8，

-提供成型金属片16，其通过至少一个固定装置20作为印刷电路板8的支撑和固定，

-提供封闭盖24，其以确保印刷电路板8相对于密封的电子模块4的外部的气密密封的方式覆盖成型金属片16和/或印刷电路板8，

-通过使用冲头冷成型成型金属片16而在成型金属片16上预先成型印刷电路板8的至少一个固定装置20，以便获得凸部36，所述成型金属片16没有通孔并且不与外部连通，

-在印刷电路板8上提供至少一个孔或座40，其充当凹部40，

-在组装方向X-X上将凸部36接合在所述孔或座40中，以便使凸部36的顶部44沿着所述组装方向X-X至少部分地从座40出来(图6a-6b),

-使凸部36的所述顶部44塑性变形，从而通过相对于所述组装方向X-X的底切产生机械接头34(图7-8)。

根据可能的实施例，塑性变形通过使用布置在成型金属片16的下表面64上、与可相关联的印刷电路板8相对的第一冲头60和布置在成型金属片16的上表面72(其在与下表面64相对的一侧)上的第二冲头68而发生。

优选地，所述第一冲头60和第二冲头68的幅度或面积76大于凸部36的幅度或面积，所述幅度在垂直于组装方向X-X的投影平面上测量。

根据一个可能的实施例，第二冲头68具有适合于使凸部36的顶部44变形的平坦的邻接面80。

根据一个可能的实施例，第一冲头60具有阶梯状邻接面84，该邻接面84相对于成型金属片16的下表面64是相反形状的。

优选地，准备成型金属片16的步骤包括以下步骤：

-准备具有厚度S的初始平坦成型的片材16，

-经由通过冲压的成型金属片16的塑性变形来预先成型成型金属片16的至少一个凸部36，使得凸部36具有与成型金属片16基本相同的厚度S。

优选地，所述预先成型的凸部36在其顶部44处具有打算插入印刷电路板8的匹配座中的凹面88a或凸面88b。这种凹面88a或凸面88b有利于顶部44的后续塑性变形，从而产生悬臂元件52，所述悬臂元件52在印刷电路板8和成型金属片16之间形成锁定底切。

特别地，通过使用具有非平坦的顶部44、特别是具有凹面88a或凸面88b的凸部36，获得的效果是由第二冲头68的邻接面80所施加的力集中在有限的表面。

以这种方式，获得凸部36的顶部44的塑性变形，从而产生底切，并因此将印刷电路板8固定在成型金属片16上，向第二冲头应用有限的力。事实上，重要的是，尽可能少地将印刷电路板8暴露于压缩负载，以便不损害应用在其中的精密的电子部件12的操作。

特别地，在使用具有设有凹面88a(图6a)的顶部44的凸部36的情况下(图6a)，第二冲头68的邻接面80将直接(并且基本上排他地)冲击可能容易变形的凸部36的顶部44的圆周边缘，其围绕印刷电路板8的与通孔48相邻的部分塑性形变。

在使用具有设有凸面88b的顶部44的凸部36的情况下(图6b)，第二冲头68的邻接面80将直接(并且基本上排他性地)冲击可能容易变形的凸部36的顶部44的中央部分，其容易地变形，朝边缘径向释放并围绕印刷电路板8的与通孔48相邻的部分塑性形变。

如从上述说明可理解的那样，本发明克服了现有技术的缺点。

特别地，根据本发明的密封的电子模块不允许任何水或湿气进入，因为用于将印刷电路板固定到成型金属片的装置不提供穿过成型金属片的孔：以这种方式，水或湿气不可能通过，除非通过封闭盖和片之间的联接，但它们是气密密封的。

有利地，塑性变形固定装置允许印刷电路板被锁定就位，而不会使其承受过大的机械应力，过大的机械应力会损害其功能：事实上，根据本发明的受控变形接头可以通过应用几百牛顿(通常低于500N)的力制成，不会以任何方式损害或变形印刷电路板及其电子部件。

为此目的，如所见，可能使用机械接头的凸部的特定的几何形状，以尽可能地减少将应用到冲头以使凸部的顶部塑性变形并产生底切的力，底切将印刷电路板固定到成型金属片上。

此外，受控变形接头特别抵抗电子模块在汽车应用中所承受的热应力(振动)和机械应力(振动)。

特别是，振动决不会破坏所制成的接头或甚至使所制成的接头变松，而在使用现有技术的螺纹连接装置的情况下反而会发生这种情况。

此外，接头所承受的热应力不能使其变松，或者甚至不能像在现有技术的螺纹连接的情况下那样产生可能的渗透。

事实上，接头是绝对坚固的，即使在热膨胀的情况下，也不存在水和/或湿气渗透的风险，因为接头没有可能使电子模块与外部环境连通的通孔。

由事实给出的优点在于本发明的接头仅具有在印刷电路板与成型金属片之间的机械连接的目的，并且不具有气密密封功能；另一方面，在已知的解决方案中，螺纹接头具有机械连接的功能和气密密封的功能。

本发明的解决方案不会构成部件的数量的增加，并因此不会构成电子模块的组装/生产成本的增加，因为它没有提供相对于现有技术的解决方案的额外的密封装置：事实上，气密密封被降级为在印刷电路板和封闭盖之间的周长密封垫圈，在任何情况下都提供在现有技术的密封的电子模块中。

此外，本发明的接头可以容易地变形以允许在维护操作的情况下打开和拆卸电子模块。此外，这样的变形可以是可逆类型的。

最后，与在成型金属片和印刷电路板之间使用连接螺钉的已知的解决方案相比，本发明还允许减小电子模块的总体尺寸或厚度：实际上，在具有螺钉的解决方案中，印刷电路板的厚度被加到成型金属片的厚度，该成型金属片设置有各自的凸起以容纳螺母和螺钉的螺纹，而在本发明中，成型金属片的凸起板容纳在印刷电路板的孔或座中，因此不会增加模块的整体厚度。

本领域技术人员可以对上述电子模块和组装方法进行多种改变和调整，以满足特定和偶然的需要，均落入所附权利要求所限定的保护范围内。

Claims (18)

1.密封的电子模块(4)包括：

-印刷电路板(8)，其具有多个电子部件(12)，

-成型金属片(16)，其通过至少一个固定装置(20)作为印刷电路板(8)的支撑和固定，

-封闭盖(24)，其以确保印刷电路板(8)相对于密封的电子模块(4)的外部的气密密封的方式覆盖成型金属片和/或印刷电路板(8)，

其特征在于

-印刷电路(8)在成型金属片(16)上的所述至少一个固定装置(20)包括至少一个机械接头(34)，其在凸部(36)和凹部或座(40)之间形成成形联接，所述凸部(36)和凹部或座(40)在印刷电路板(8)和成型金属片(16)上制成，或反之亦然，

-其中成型金属片(16)在所述机械接头(34)处没有与密封的电子模块(4)的外部连通的通孔。

2.根据权利要求1所述的密封的电子模块(4)，其特征在于，所述机械接头(34)是在成型金属片(16)的凸部(36)和容纳其的在具有沿组装方向(X-X)的通孔的印刷电路板(8)的凹部(40)之间的塑性变形机械接头(34)。

3.根据权利要求2所述的密封的电子模块(4)，其特征在于，所述凸部(36)在其顶部(44)具有至少一个悬臂元件(52)，所述悬臂元件(52)沿所述组装方向(X-X)至少部分地从座(40)突出，这形成了相对于所述组装方向(X-X)的底切。

4.根据权利要求3所述的密封的电子模块(4)，其特征在于，所述悬臂元件(52)是冠状或圆周边缘，其形成相对于所述组装方向(X-X)的底切。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的密封的电子模块(4)，其特征在于，所述凸部(36)和所述凹部(40)彼此形状相反。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的密封的电子模块(4)，其特征在于，所述凸部(36)和所述凹部(40)关于平行于所述组装方向(X-X)的对称轴线轴向对称。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的密封的电子模块(4)，其特征在于，所述凸部(36)和所述凹部(40)被配置为成为卡扣联接。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的密封的电子模块(4)，其特征在于，所述电子模块(4)包括被放置在封闭盖(24)和成型金属片(16)之间的周边密封垫圈(28)，所述周边密封垫圈(28)定界包含所述电子部件(12)的印刷电路板(8)的区域(32)。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的密封的电子模块(4)，其特征在于，所述机械接头(34)的凸部(36)在与可关联的凹部或座(40)相对的一侧具有凹槽(56)。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的密封的电子模块(4)，其特征在于，所述凸部(36)通过成型金属片(16)的塑性变形制成在成型金属片(16)上，并且在组装方向(X-X)上与成型金属片(16)具有相同厚度(S)。

11.组装密封的电子模块(4)的方法，包括以下步骤：

-提供具有多个电子部件(12)的印刷电路板(8)，

-提供成型金属片(16)，其通过至少一个固定装置(20)作为印刷电路板(8)的支撑和固定，

-提供封闭盖(24)，其以确保印刷电路板(8)相对于密封的电子模块(4)的外部的气密密封的方式覆盖成型金属片(16)和/或印刷电路板(8)，

其中，所述方法的特征在于，包括以下步骤：

-通过使用冲头冷成型成型金属片(16)而在成型金属片(16)上预先成型印刷电路板(8)的至少一个固定装置(20)，以便获得凸部(36)，所述成型金属片(16)没有通孔且不与外部连通，

-在印刷电路板(8)上提供至少一个孔或座(40)，

-在组装方向(X-X)上将凸部(36)接合在所述孔或座(40)中，以便使凸部(36)的顶部(44)至少部分地沿所述组装方向(X-X)从座(40)出来，

-使凸部(36)的所述顶部(44)塑性变形，以便通过相对于所述组装方向(X-X)的底切产生机械接头(34)。

12.根据权利要求11所述的密封的电子模块(4)的组装方法，其特征在于，通过使用放置在成型金属片(16)的与可关联的印刷电路板(8)相对的下表面(64)上的第一冲头(60)和放置在成型金属片(16)的与下表面(64)相对的上表面(72)上的第二冲头(68)来进行所述凸部(36)的顶部(44)的塑性变形。

13.根据权利要求12所述的密封的电子模块(4)的组装方法，其特征在于，所述第一冲头(60)和第二冲头(68)具有的幅度(76)大于凸部的幅度，所述幅度(76)在垂直于装配方向(X-X)的投影平面上测量。

14.根据权利要求12或13所述的密封的电子模块(4)的组装方法，其特征在于，所述第二冲头(68)具有适于使所述凸部(36)的顶部(44)变形的平坦的邻接面。

15.根据权利要求12、13或14所述的密封的电子模块(4)的组装方法，其特征在于，所述第一冲头(60)具有阶梯状的邻接面(80)，其相对于成型金属片(16)的下表面(64)形状相反。

16.根据权利要求12至15中任一项所述的密封的电子模块(4)的组装方法，其特征在于，准备成型金属片(16)的阶段提供以下步骤：

-准备具有厚度(S)的初始平坦的成型的片材(16)，

-经由通过冲压的成型金属片(16)的塑性变形来预先成型成型金属片(16)的至少一个凸部(36)，凸部(36)具有与成型金属片(16)相同的厚度(S)。

17.根据权利要求12至16中任一项所述的密封的电子模块(4)的组装方法，其特征在于，所述预先成型的凸部(36)在其顶部(44)处具有设计成插入到印刷电路板(8)的匹配座或凹部(40)中的凹面或凸面(88)。

18.根据权利要求12至17中任一项所述的密封的电子模块(4)的组装方法，包括提供根据权利要求1至10中任一项所述的密封的电子模块(4)的步骤。

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