DE102007012182B4

DE102007012182B4 - Steuergerät für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102007012182B4
Application number: DE102007012182.4A
Authority: DE
Inventors: Dr. Eglinger Markus; Joachim Buhl; Matthias Gramann; Steffen Füller
Original assignee: Vitesco Technologies Germany GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies Germany GmbH
Priority date: 2007-03-14
Filing date: 2007-03-14
Publication date: 2021-09-09
Anticipated expiration: 2027-03-15
Also published as: DE102007012182A1

Abstract

Steuergerät für ein Kraftfahrzeug, das umfasst:a) eine Bodenplatte (1),b) eine Grundplatte (3), die auf die Bodenplatte (1) montiert ist,c) einen Schaltungsträger (4), der auf der Grundplatte (3) angeordnet ist, und der mindestens ein elektronisches Bauteil (5) und/oder mindestens einen elektrischen Kontaktbereich (6) umfasst,d) mehrere auf der Bodenplatte (1) verlaufende Folienleiter (7) zum elektrischen Verbinden von elektronischen Bauteilen im Bereich der Grundplatte (3) mit elektronischen Bauteilen außerhalb der Grundplatte (3), unde) elektrische Verbindungsleitungen (8) zwischen den Bauteilen (5) und/oder den Kontaktbereichen (6) auf dem Schaltungsträger (4) und dem Folienleiter (7),f) einen Gehäusedeckel (12), der öldicht mit der Grundplatte (3) gekoppelt ist, wobeig) die Folienleiter (7) als mehrere separate Folienleiterstreifen ausgeführt sind, die an ihren dem Schaltungsträger (4) zugewandten Endabschnitten (10) jeweils einen elektrischen Kontaktbereich (11) aufweisen,h) die Grundplatte (3) im Bereich des elektrischen Kontaktbereiches (11) eines Folienleiterstreifens (7) einen Durchbruch (9) zum Durchführen der elektrischen Verbindungsleitungen (8) von den Bauteilen (5) und/oder den Kontaktbereichen (6) auf dem Schaltungsträger (4) zum elektrischen Kontaktbereich (11) des Folienleiterstreifens (7) aufweist, undi) die Grundplatte (3) eine den Durchbruch (9) umlaufende, den elektrischen Kontaktbereich (11) des jeweiligen Folienleiterstreifens (7) umgebende Dichtung (13) aufweist, mittels der die Grundplatte (3) im Bereich des Durchbruchs (9) öldicht mit dem Folienleiterstreifen (7) auf der Bodenplatte (1) gekoppelt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuergerät für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung nach Anspruch 5.
Im Kraftfahrzeugbau ist es seit längerer Zeit üblich, Steuergeräte für Motor oder Getriebe in die zu steuernde Kraftfahrzeugbaugruppe, also Motor oder Getriebe, zu integrieren. Vor allem die Getriebesteuergeräte bilden als Vorortsteuergerät eine äußerst kompakte Einheit. Im Vergleich zur konventionellen Verwendung externer Steuergeräte hat diese Anordnung enorme Vorteile im Bezug auf Kosten, Gewicht, Funktionalität und Qualität. Insbesondere resultiert daraus eine erhebliche Verringerung an Steckverbindungen und Leitungen.
Die Integration des Steuergerätes in das Getriebe stellt hohe Anforderungen an seine thermische und mechanische Belastbarkeit. Die Funktionalität muss sowohl über einen breiten Temperaturbereich (etwa -40°C bis 150°C) als auch bei starken mechanischen Vibrationen (bis zu etwa 40g) gewährleistet sein. Da das Steuergerät von Getriebeöl umgeben ist, muss es zudem öldicht ausgeführt sein.
Ein derartiges Steuergerät ist aus der DE 199 07 949 A1 bekannt. Ein Gehäusedeckel und eine Bodenplatte, auf der ein flächiger flexibler Folienleiter aufgebracht ist, umschließen einen Hohlraum. In diesem Hohlraum ist auf der Bodenplatte eine elektronische Schaltung so angeordnet, dass sie allseitig von der flexiblen Leiterplatte umgeben ist. Dabei sind Leiterbahnen der flexiblen Leiterpatte über Bonddrähte mit entsprechenden Kontaktpads auf dem Schaltungsträger verbunden. Der Gehäusedeckel ist über eine umlaufende Ringdichtung öldicht auf die Bodenplatte montiert. Die flexible Leiterplatte ist zwischen der Ringdichtung und der Bodenplatte aus dem Hohlraum des Steuergerätegehäuses heraus geführt. Die flexible Leiterplatte stellt die Verbindung zwischen der elektronischen Schaltung im Hohlraum des Steuergerätegehäuses zu Elektrobauteilen wie Sensoren oder Aktoren außerhalb des Hohlraums her.
Die flexible Leiterpatte ist aus einem Stück. Bei komplexen Anordnungen des Steuergerätes und der umgebenden Bauteile führt dies, rechnet man nur die Aussparung für die elektronische Schaltung in der Mitte der flexiblen Leiterpatte, zu einem großen Verschnitt und ist deshalb unwirtschaftlich.
Darüber hinaus ist mit der Form der flexiblen Leiterplatte die Position der Elektrobauteile außerhalb des Hohlraums festgelegt und erfordert bei der Änderung der Lage nur eines Bauteiles die Änderung der Form der gesamten flexiblen Leiterpatte.
Die DE 103 15 432 A1 beschreibt eine Anordnung zum elektrischen Verbinden einer elektrischen Einheit im Inneren eines Gehäuses mit wenigstens einem außerhalb des Gehäuses vorgesehenen elektrischen Bauteil mittels eines flexiblen Folienleiters, wobei im Gehäuse mehrere Baugruppen vorgesehen sind, die jeweils über einen separaten Folienleiter mit dem zugehörigen elektrischen Bauteil verbunden sind, und wobei das Gehäuse einen Deckel, eine umlaufende Wandung, und eine Grundplatte, die einstückig mit der Wandung ausgebildet ist, aufweist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Steuergerät für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, das eine wirtschaftliche und mechanisch sichere elektrische Verbindung der Steuerelektronik des Steuergerätes mit externen elektronischen Bauteilen in einer kompakten Bauweise ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Steuergerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Zweckmäßigerweise sind die Folienleiter, die vorzugsweise elektronische Bauteile auf dem Schaltungsträger mit elektronischen Bauteilen außerhalb des Steuergerätes verbinden, als separate Folienleiterstreifen ausgeführt. Dadurch wird Folienleitermaterial gespart und bei Änderungen der Position eines elektronischen Bauteils kann die Position des entsprechenden Folienleiters unter Beibehaltung der Position der übrigen Folienleiter schnell angepasst werden.
Die Folienleiterstreifen weisen an ihren dem Schaltungsträger zugewandten Endabschnitten jeweils einen elektrischen Kontaktbereich auf. Die Grundplatte wiederum weist im Bereich des elektrischen Kontaktbereiches eines Folienleiterstreifens einen Durchbruch auf. Durch diesen Durchbruch sind die elektrischen Verbindungsleitungen, insbesondere Bonddrähte, zwischen den Bauteilen und/oder den Kontaktbereichen auf dem Schaltungsträger und dem elektrischen Kontaktbereich des Folienleiterstreifens angebracht. Die Grundplatte ist im Bereich des Durchbruchs mittels einer den Durchbruch umlaufenden und den elektrischen Kontaktbereich des Folienleiterstreifens umgebenden Dichtung öldicht mit der Bodenplatte gekoppelt, wobei die den Durchbruch umlaufende Dichtung vorzugsweise innerhalb des Folienleiterstreifens angeordnet ist.
Die Bodenplatte, die vorzugsweise als Montageplatte des Steuergeräts zur Anbringung im Fahrzeug, insbesondere im Motorraum des Fahrzeugs dient, muss zur Gewährleistung einer den Anforderungen entsprechenden mechanischen Festigkeit ein gewisse Dicke aufweisen. Vorteilhafterweise sind auf der Bodenplatte zusätzliche Komponenten, wie zum Beispiel Stecker, Sensoren oder Aktoren angeordnet. Um eine möglichst geringe Bauhöhe des Steuergerätes zu erreichen, ist die den Schaltungsträger aufnehmende Grundplatte insbesondere in einer Vertiefung in der Bodenplatte untergebracht.
Für den Fall, dass das Steuergerät in einem Getriebe eingesetzt wird, wird vorteilhafterweise dadurch Bauraum eingespart, dass die Bodenplatte des Steuergerätes ein Teil der Getriebehydraulikeinheit ist, zum Beispiel die Ventilplatte.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines Steuergerät für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 5.
Zunächst wird ein Schaltungsträger, zum Beispiel mittels eines Klebers, insbesondere eines Wärmeleitklebers direkt auf eine Grundplatte aufgebracht. Die Grundplatte wirkt dadurch besonders gut als Wärmesenke für die elektronischen Bauelemente auf dem Schaltungsträger. Insbesondere sind auf dem Schaltungsträger auch zusätzliche Kontaktbereiche angeordnet, die über Leiterbahnen mit elektronischen Bauelementen, die nicht im Randbereich des Schaltungsträgers angeordnet sind, elektrisch verbunden sind. Die Grundplatte weist außerhalb des Schaltungsträgers im Bereich mindestens eines elektronischen Bauteils und/oder elektrischen Kontaktbereichs einen Durchbruch auf.
Anschließend werden mehrere im wesentlichen streifenförmiger Folienleiter auf einer Bodenplatte positioniert und fixiert, wobei die Folienleiterstreifen an ihren dem Schaltungsträger zugewandten Endabschnitten jeweils einen elektrischen Kontaktbereich aufweisen. Die Position eines Folienleiterstreifens wird derart gewählt, dass der mit einem elektrischen Kontaktbereich versehene Endabschnitt des Folienleiterstreifens außerhalb des für die Grundplatte reservierten Bereichs der Bodenplatte im Bereich mindestens eines elektronischen Bauteils und/oder elektrischen Kontaktbereichs des Schaltungsträgers angeordnet wird. Das Fixieren der Folienleiterstreifen geschieht vorzugsweise durch Kaltlaminieren oder Kleben.
Im nächsten Schritt wird die Grundplatte so auf der Bodenplatte angeordnet, dass ein Durchbruch in der Grundplatte über dem entsprechenden elektrischen Kontaktbereich eines Endabschnitts eines Folienleiterstreifens derart positioniert wird, dass die im Durchbruch der Grundplatte umlaufende Dichtung den elektrischen Kontaktbereich des Endabschnitts des Folienleiterstreifens vollständig umgibt. Dabei ist darauf zu achten, dass die Dichtung nur auf dem Folienleiterstreifen verläuft, da ein Übergang von Folienleiterstreifen zur Bodenplatte schwerlich gegen Öl abzudichten ist. Die Montage der Grundplatte auf die Bodenplatte kann durch Verschrauben, Vernieten , Verkleben oder durch eine andere dem Fachmann bekannte Technik geschehen.
Danach werden die elektronischen Bauteile und/oder die elektrischen Kontaktbereiche auf dem Schaltungsträger mittels elektrischer Verbindungsleitungen mit den entsprechenden elektrischen Kontaktbereichen auf den Endabschnitten der Folienleiterstreifen durch die jeweiligen Durchbrüche in der Grundplatte elektrisch verbunden. Bevorzugt wird hierbei das Anbringen von Bonddrähten.
Abschließend wird ein Deckel auf der Grundplatte montiert. Die Öldichtheit wird durch eine im Deckel oder in der Grundplatte umlaufende Dichtung gewährleistet. Die Montage des Deckels auf der Grundplatte kann durch Verschrauben, Vernieten , Verkleben oder durch eine andere dem Fachmann bekannte Technik geschehen.
Weiter Merkmale, Vorteile und Einzelheiten sind der nachfolgenden Beschreibung entnehmbar, in der bevorzugte Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:

1 einen Schnitt durch ein Steuergerät mit einer Grundplatte und einem Gehäusedeckel,
2 eine Draufsicht auf 1 in der Ebene A-A.

1 zeigt ein Steuergerät, bei dem ein Schaltungsträger 4 direkt auf einer Grundplatte 3 angeordnet ist. Die Verbindung kann durch Laminieren, insbesondere Kaltlaminieren, oder durch Kleben, vorzugsweise mit einem elektrisch isolierenden Wärmeleitkleber hergestellt sein. Die Grundplatte 3 ist insbesondere aus Metall und dient dann gleichzeitig als Wärmesenke für die auf dem Schaltungsträger 4 erzeugte Wärme. Auf dem Schaltungsträger 4, vorzugsweise in dessen Randbereich, ist mindestens ein elektronisches Bauteil 5 der Steuerelektronik angeordnet. Bauteile 5, die eher im inneren Bereich des Schaltungsträgers 4 angeordnet sind, sind insbesondere über hier nicht gezeigte Leiterbahnen des Schaltungsträgers 4 mit elektrischen Kontaktbereichen 6 im Randbereich des Schaltungsträgers 4 elektrisch verbunden.
Der äußere Umfangsbereich der Grundplatte 3 weist außerhalb des Schaltungsträgers 4 jeweils im Bereich eines elektronischen Bauteils 5 und/oder eines elektrischen Kontaktbereichs 6 einen Durchbruch 9 zum Hindurchführen von elektrischen Verbindungsleitungen 8 auf.
Auf einer Bodenplatte 1 sind um den Schaltungsträger 4 flexible Folienleiterstreifen 7, vom Schaltungsträger 4 wegführend, angeordnet. Der sich auf dem, dem Schaltungsträger 4 zugewandten Endabschnitt 10 eines Folienleiterstreifens 7 angeordnete elektrische Kontaktbereich 11 befindet sich dabei jeweils gegenüber einem Bauteil 5 und/oder einem Kontaktbereich 6 des Schaltungsträgers 4. Die Folienleiterstreifen 7 sind auf die Bodenplatte 1 vorzugsweise auflaminiert oder aufgeklebt.
Die Grundplatte 3 ist derart auf der Bodenplatte 1 angeordnet, das jeweils der Kontaktbereich 11 des Endabschnitts 10 eines Folienleiterstreifens 7 vollständig im entsprechenden Durchbruch 9 liegt. Eine den Durchbruch 9 umlaufende Dichtung 13 koppelt in diesem Bereich die Grundplatte 3 öldicht mit dem Folienleiterstreifen 7 auf der Bodenplatte 1. Vorzugsweise verläuft die Dichtung 13 um den Durchbruch 9 gänzlich auf dem Folienleiterstreifen 7, da ein Übergang von dem Folienleiterstreifen 7 auf die Bodenplatte 1 ein Dichtigkeitsrisiko bedeuten würde.
Die elektrischen Verbindungsleitungen 8 verlaufen von den elektronischen Bauteilen 5 und/oder den elektrischen Kontaktbereichen 6 auf dem Schaltungsträger 4 durch die Durchbrüche 9 zu den Kontaktbereichen 11 auf den Folienleiterstreifen 7. Dadurch wird die Elektronik innerhalb des Steuergeräts mit elektronischen Bauteilen wie Aktoren, Sensoren oder Steckern außerhalb des Steuergeräts elektrisch verbunden. Die elektrischen Verbindungsleitungen 8 sind in der Regel durch Bonddrähte realisiert.
Die Grundplatte 3 ist auf die Bodenplatte 1 insbesondere durch Verschrauben, Vernieten , Verkleben oder durch eine andere dem Fachmann bekannte Technik montiert. Die Bodenplatte 1 ist vorteilhafterweise aus Metall und dient dann gleichzeitig als Wärmeableitung für die auf dem Schaltungsträger 4 erzeugte Wärme.
Der Gehäusedeckel 12 ist über die Ringdichtung 16 beispielsweise mittels Schrauben mit dem Rahmen 3 öldicht verbunden.
2 zeigt eine Draufsicht auf 1 in der Ebene A-A. Darin wird die Lage des Schaltungsträgers 4, der Grundplatte 3, der Dichtungen 13, der Folienstreifen 7 und der Durchbrüche 9 noch einmal veranschaulicht. Unter anderem wird im Bereich eines Durchbruchs 9 gezeigt, wie insbesondere der Endabschnitt 10 des Folienleiters 7 den Durchbruch 9 vollständig überdeckt und wie die den Durchbruch 9 umlaufende Dichtung 13 aus Dichtigkeitsgründen vollständig innerhalb des Folienleiters 7 angeordnet ist.
Für den Fall, dass das Steuergerät in einem Getriebe eingesetzt wird, kann Bauraum eingespart werden, wenn die Bodenplatte 1 des Steuergerätes ein Teil der Getriebehydraulikeinheit ist, zum Beispiel die Ventilplatte. In einer alternativen Ausführungsform des Steuergerätes kann der Gehäusedeckel 12 der Einfachheit halber als flaches Teil ausgeführt sein und die Bodenplatte 1 zur Aufnahme des Schaltungsträgers 4 und der Grudplatte 3 eine entsprechende Vertiefung aufweisen.
Bezugszeichenliste

1.: Bodenplatte
3.: Grundplatte
4.: Schaltungsträger
5.: Elektronisches Bauteil auf dem Schaltungsträger
6.: Elektrischer Kontaktbereich auf dem Schaltungsträger
7.: Folienleiter
8.: Elektrische Verbindungsleitung
9.: Durchbruch in der Grundplatte
10.: Endabschnitt des Folieneiters zum Schaltungsträger hin
11.: Elektrischer Kontaktbereich auf dem Endabschnitt des Folienleiters
12.: Gehäusedeckel
13.: Dichtung, den Durchbruch umlaufend
16.: Dichtung zwischen Gehäusedeckel und Grundplatte

Claims

Steuergerät für ein Kraftfahrzeug, das umfasst: a) eine Bodenplatte (1), b) eine Grundplatte (3), die auf die Bodenplatte (1) montiert ist, c) einen Schaltungsträger (4), der auf der Grundplatte (3) angeordnet ist, und der mindestens ein elektronisches Bauteil (5) und/oder mindestens einen elektrischen Kontaktbereich (6) umfasst, d) mehrere auf der Bodenplatte (1) verlaufende Folienleiter (7) zum elektrischen Verbinden von elektronischen Bauteilen im Bereich der Grundplatte (3) mit elektronischen Bauteilen außerhalb der Grundplatte (3), und e) elektrische Verbindungsleitungen (8) zwischen den Bauteilen (5) und/oder den Kontaktbereichen (6) auf dem Schaltungsträger (4) und dem Folienleiter (7), f) einen Gehäusedeckel (12), der öldicht mit der Grundplatte (3) gekoppelt ist, wobei g) die Folienleiter (7) als mehrere separate Folienleiterstreifen ausgeführt sind, die an ihren dem Schaltungsträger (4) zugewandten Endabschnitten (10) jeweils einen elektrischen Kontaktbereich (11) aufweisen, h) die Grundplatte (3) im Bereich des elektrischen Kontaktbereiches (11) eines Folienleiterstreifens (7) einen Durchbruch (9) zum Durchführen der elektrischen Verbindungsleitungen (8) von den Bauteilen (5) und/oder den Kontaktbereichen (6) auf dem Schaltungsträger (4) zum elektrischen Kontaktbereich (11) des Folienleiterstreifens (7) aufweist, und i) die Grundplatte (3) eine den Durchbruch (9) umlaufende, den elektrischen Kontaktbereich (11) des jeweiligen Folienleiterstreifens (7) umgebende Dichtung (13) aufweist, mittels der die Grundplatte (3) im Bereich des Durchbruchs (9) öldicht mit dem Folienleiterstreifen (7) auf der Bodenplatte (1) gekoppelt ist.
Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die den Durchbruch (9) umlaufende Dichtung (13) vollständig innerhalb des Folienleiterstreifens (7) angeordnet ist.
Steuergerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenplatte (1) eine Vertiefung zur Aufnahme der Grundplatte (3) aufweist.
Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenplatte (1) ein Teil einer Getriebehydraulikeinheit ist.
Verfahren zur Herstellung eines Steuergerätes für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Schritte: a) Bereitstellen einer Bodenplatte (1), b) Bereitstellen einer Grundplatte (3) c) Aufbringen eines Schaltungsträgers (4) auf der Grundplatte (3), wobei der Schaltungsträger (4) mindestens ein elektronisches Bauteil (5) und/oder mindestens einen elektrischen Kontaktbereich (6) umfasst und wobei die Grundplatte (3) außerhalb des Schaltungsträgers (4) im Bereich mindestens eines elektronischen Bauteils (5) und/oder elektrischen Kontaktbereichs (6) einen Durchbruch (9) aufweist, d) Positionieren und Fixieren mehrerer streifenförmiger Folienleiter (7) auf der Bodenplatte (1) derart, dass die dem Schaltungsträger (4) zugewandten, mit einem elektrischen Kontaktbereich (11) versehenen Endabschnitte (10) der Folienleiterstreifen (7) im Bereich mindestens eines elektronischen Bauteils (5) und/oder elektrischen Kontaktbereichs (6) des Schaltungsträgers (4) fixiert werden, e) Montage der Grundplatte (3) auf der Bodenplatte (1) derart, dass ein Durchbruch (9) der Grundplatte (3) über dem elektrischen Kontaktbereich (11) am Endabschnitt (10) eines Folienleiterstreifens (7) angeordnet wird, wobei die Grundplatte (3) im Bereich des Durchbruchs (9) mittels einer den Durchbruch (9) umlaufenden, den elektrischen Kontaktbereich (11) eines Folienleiterstreifens (7) umgebenden und innerhalb des Folienleiters (7) angeordneten Dichtung (13) öldicht mit der Bodenplatte (1) gekoppelt wird, f) Anbringen von elektrischen Verbindungsleitungen (8) zwischen den elektronischen Bauteilen (5) und/oder den elektrischen Kontaktbereichen (6) auf dem Schaltungsträger (4) und dem elektrischen Kontaktbereich des Folienleiterstreifens (11) durch den entsprechenden Durchbruch (9) hindurch, und g) Montage eines über eine Dichtung (16) öldicht mit der Grundplatte (3) koppelbaren Gehäusedeckels (12).