DE10063241A1

DE10063241A1 - Flache elektronische Baugruppe und mechatronisches Modul

Info

Publication number: DE10063241A1
Application number: DE2000163241
Authority: DE
Inventors: Carsten Knopp; Petr Licka
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2000-12-19
Filing date: 2000-12-19
Publication date: 2002-09-05

Abstract

Eine flache elektronische Baugruppe weist eine Leiterplatte (1) mit einem Substrat (11) und auf wenigstens einer Oberfläche (111) des Substrats (11) angebrachten Leiterbahnen (112) auf. Im Substrat (11) ist eine Ausnehmung (113) eingebracht. In dieser ist der Körper (22) eines elektronischen Bauelements (2) angeordnet. Bei einem mechatronischen Modul ist das elektronische Bauelement (2) von einer Komponente (4) wenigstens teilweise abgedeckt. Dadurch lässt sich eine gegen Lagetoleranzen besonders unempfindliche und dichte Anordnung von Sensor und Signalgeber erreichen.

Description

Die Erfindung betrifft eine flache elektronische Baugruppe mit einer Leiterplatte und mit wenigstens einem auf der Lei terplatte angeordneten elektronischen Bauelement sowie ein mechatronisches Modul mit einer derartigen flachen elektroni schen Baugruppe.

Insbesondere bei kleinem Bauraum für Mechanik und Elektronik, wie dies beispielsweise bei mechatronischen Modulen in der Fahrzeugtechnik der Fall ist, müssen häufig Sensoren und Ge ber, die in einer mechanischen Komponente und in einer zuge hörigen Vorortelektronik untergebracht sind, dicht zueinander, angeordnet werden. Wegen der Höhe des auf der Leiterplatte angeordneten elektronischen Bauelements (Sensor oder Signal geber) und den Toleranzen in den Abmaßen der Bauelemente, muss ein relativ großer Abstand zwischen der Leiterplatte und der mechanischen Komponente eingehalten werden. Alternativ kann der Sensor (beziehungsweise der Geber) auf der Leiter platte und der Geber (beziehungsweise der Sensor) an der me chanischen Komponente versetzt zueinander angeordnet werden. Dies ist in Fig. 4 veranschaulicht. In diesem Fall können sich Toleranzen in Positionierrichtung 5 der Leiterplatte auf die Funktion von Geber und zugehörigen Sensor auswirken.

Es ist ein Ziel der Erfindung, eine flache elektronische Bau gruppe und ein mechatronisches Modul bereitzustellen, die ei ne besonders dichte und gegen Einbautoleranzen unempfindliche Anordnung von elektronischen Bauelementen einer Leiterplatte gegenüber einer weiteren Komponente ermöglichen.

Dieses Ziel wird mit einer flachen elektronischen Baugruppe und mit einem mechatronischem Modul erreicht, wie sie in den unabhängigen Patentansprüchen definiert sind.

Da ein für die Platzierung gegenüber einer anderen Komponente relevantes elektronisches Bauelement mit seinem Körper "kopf über" in eine Ausnehmung der Leiterplatte gesteckt wird, kann die Leiterplatte extrem dicht an einen anderen Gegenstand (mechanische Komponente) herangeführt werden. Die Bestückung des Bauelements kann dabei von der Seite der Leiterplatte er folgen, die später der Komponente zugewandt ist. Es müssen wegen der dichten Anbringung der Leiterplatte an der Kompo nente keine Oberflächenbereiche der Leiterplatte von einer Bestückung freigehalten werden.

Wegen der möglichen oder besseren Überdeckung von Sensor und Signalgeber lässt sich eine gegen Lagetoleranzen besonders unempfindliche und dichte Anordnung für ein mechatronisches Modul erreichen.

Das elektronische Bauelement ist vorzugsweise ein Sensor oder ein Signalgeber, wobei der Sensor bzw. Signalgeber der Lei terplatte mit einem entsprechenden Signalgeber bzw. Sensor der Komponente zusammenwirkt.

Die Erfindung eignet sich besonders für die Platzierung eines Drehzahlsensors gegenüber einem Elektromotor. Eine solche Einheit kann beispielsweise bei elektrischen Fensterhebern oder elektrisch betätigbaren Schiebedächern eingesetzt wer den. Ferner kann die Erfindung vorteilhaft bei kompakten Fernbedienungen genutzt werden, beispielsweise bei Schließ systemen von Kraftfahrzeugen ("Funkschlüssel").

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung ei nes Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Leiterplatte vor dem Verschieben in eine End position gegenüber einer Komponente,

Fig. 2 eine gegenüber einem Elektromotor zu positionieren de Leiterplatte,

Fig. 3 die Leiterplatte von Fig. 1 in ihrer Endposition, und

Fig. 4 eine nach dem Stand der Technik bestückte Leiter platte.

Fig. 1 veranschaulicht einen Teil einer Leiterplatte 1, die ein Substrat 11 und an einer Oberfläche 111 des Substrats 11 Leiterbahnen 112 bzw. Kontakt-Pads aufweist. Im Substrat 11 der Leiterplatte 1 ist eine Ausnehmung 113 eingebracht. Diese Ausnehmung kann beispielsweise durch Bohren, Fräsen oder Stanzen hergestellt werden.

In der Ausnehmung 113 befindet sich der von Kontakten 21 weg ragende Körper 22 eines elektronischen Bauelements 2. Die Kontakte 21 des Bauelements 2 sind mit den Leiterbahnen 112 elektrisch kontaktiert. Die elektrische Kontaktierung des Bauelements 2 sorgt gleichzeitig für die mechanische Fixie rung des Bauelements an der Leiterplatte. Das Bauelement 2 schließt im wesentlichen bündig mit der Oberfläche 111 des Substrats 11 bzw. der Leiterplatte 1 ab. Das bedeutet, dass der Körper 22 des elektronischen Bauelements 2 im wesentlichen nicht über seine Kontakte 21 von der Oberfläche 111 des Substrats abragt. Das elektronische Bauelement ist ein SMD. Alternativ können auch bedrahtete Bauelemente verwendet wer den.

Ein Pfeil deutet den Positionierpfad 5 an, entlang dem die Leiterplatte 1 in ihre Endposition verschoben wird, um in ei ne günstige Lage gegenüber einem Signalgeber 41 verbracht zu werden. In dieser Lage ist das Bauelement 2 wenigstens teil weise von dem Signalgeber 41 abgedeckt.

Der Signalgeber 41 ist das Polrad eines Elektromotors.

Fig. 2 veranschaulicht eine auf der Leiterplatte 2 von Fig. 1 angeordnete Vorortelektronik, die das elektronische Bauele ment 2, bei dem es sich um einen Drehzahlsensor (Hallsensor) handelt, und eine Auswerteschaltung 6 aufweist. Die Leiter platte bildet zusammen mit einer Komponente 4 ein mechatroni sches Modul.

Das elektronische Bauelement 2 befindet sich in der Ausneh mung der Leiterplatte 1, um besonders dicht gegenüber der Komponente 4 platziert werden zu können. Auf der Leiterplatte 1 befinden sich zwei Gabelfederkontakte 7, die dazu bestimmt sind, einen elektrischen Kontakt mit Kontaktstiften 43 der Komponente 4 herzustellen.

Zwei Pfeile veranschaulichen den Positionierpfad 5, entlang dem die Leiterplatte 1 relativ zu der Komponente 4 bewegt werden soll.

Bei der Komponente 4 handelt es sich um einen Elektromotor mit einem Motorgehäuse, einer Bürsteneinheit, den Kontaktstiften 43, einem Polrad und einem Kommutator. Der Elektromo tor dient als Fensterheber in einem Kraftfahrzeug. Das elekt ronische Bauelement 2 und die Auswerteschaltung 6 verwirkli chen einen Einklemmschutz.

In Fig. 3 ist die Leiterplatte 1 in ihrer Endposition darge stellt. In dieser Lage ist das elektronische Bauelement 2 we nigstens teilweise von der Komponente und genauer von dem Signalgeber 41 (Polrad) abgedeckt, der an der Komponente an geordnet ist. Der Abstand zwischen dem Bauelement 2 (Sensor) und dem Signalgeber 41 bzw. der Komponente 4 beträgt höchs tens 10 mm und vorzugsweise maximal 5 mm.

Fig. 4 veranschaulicht eine Leiterplatte 1 mit einem her kömmlich bestückten elektronischen Bauelement 2, das von der Leiterplatte abragt. Um die Einheit aus Leiterplatte und Sig nalgeber 41 kompakt zu halten, ist das elektronische Bauele ment 2, bei dem es sich um einen Sensor handelt, seitlich ge genüber dem Signalgeber 41 versetzt. Es kann die unmittelbar unter dem Signalgeber 41 liegende Oberfläche 111 der Leiter platte 1 und der gesamte Positionierpfad 5, der unter dem Signalgeber verläuft, nicht für eine Bestückung mit Bauele menten genutzt werden. Zudem wirken sich Positioniertoleran zen entlang des seitlich verlaufenden Positionierpfads 5 un mittelbar auf die Entfernung zwischen Signalgeber 41 und Bau element 2 (Sensor) aus.

Claims

1. Flache elektronische Baugruppe, die aufweist:
eine Leiterplatte (1) mit einem Substrat (11) und auf we nigstens einer Oberfläche (111) des Substrats (11) ange brachten Leiterbahnen (112),
eine Ausnehmung (113) im Substrat (11),
wenigstens ein elektronisches Bauelement (2) mit Kontakten (21), die Leiterbahnen (112) auf der Oberfläche (111) des Substrats (11) elektrisch kontaktieren und das Bauelement (2) mechanisch fixieren, und mit einem Körper (22) der im wesentlichen in der Ausnehmung (113) und im wesentlichen bündig mit der Oberfläche (111) des Substrats (11) angeord net ist.

2. Mechatronisches Modul mit einer in einem Gehäuse angeord neten, flachen elektronischen Baugruppe nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass das in der Ausnehmung (113) ange ordnete elektronische Bauelement (2) ein Sensor oder Signal geber ist, dessen Körper (22) in einem Abstand von höchstens 10 mm von einer Fläche (42) einer Komponente (4) angeordnet ist, die von der Leiterplatte (1) beabstandet ist, wobei der Körper (22) von dieser Fläche (42) wenigstens teilweise abge deckt ist.

3. Mechatronisches Modul nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberfläche (111) des Sub strats (11) wenigstens innerhalb eines Positionierpfades (5), entlang dem die Leiterplatte (1) zu der Komponente (4) bewegt wird, frei von Bauelementen ist.