-
Die Erfindung betrifft ein Elektronikgehäuse gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, insbesondere für Getriebe- oder Motorsteuerungen in der Automobilindustrie.
-
Elektronikgeräte weisen im Allgemeinen eine Vielzahl an elektronischen Komponenten auf, welche in Verbindung mit anderen Komponenten außerhalb des Steuergerätes stehen. Sie werden normalerweise in spezielle Gehäuse eingesetzt, um sie gegen Umwelteinflüsse oder mechanische Beanspruchungen zu schützen. Zudem erfüllen die Gehäuse eine wichtige Abschirmfunktion. Um eine verlässliche Verbindung zu außerhalb des Gehäuses liegenden Komponenten zu ermöglichen, ist eine elektrische Verbindung von der Gehäuseinnenseite zur Gehäuseaußenseite notwendig. Diese wird in jüngster Zeit bevorzugt als flexible Leiterplatte ausgeführt.
-
Stand der Technik
-
Aus der
DE 10 2004 036 683 A1 ist eine Steuervorrichtung mit einem Schaltungsträger in einem Gehäuse aus einem Gehäusedeckel und einer Grundplatte bekannt, wobei ein Leiterbahnträger zwischen dem Gehäusedeckel und der Grundplatte in den Gehäuseinnenraum geführt ist.
-
Der Gehäusedeckel kann aus jedem Material bestehen, das einen ausreichenden Schutz der Elektronik gegenüber den gegebenen Umwelteinflüssen sicherstellt. Üblicherweise werden Gehäusedeckel aus Kunststoff verwendet, um die Elektronik-Komponenten zu verdeckeln. Alternativ kann auch ein metallisierter Kunststoff-Formkörper oder ein metallischer Gehäusedeckel eingesetzt werden.
-
Bei Gehäusedeckeln aus Kunststoff ist es bekannt, durch eine Öffnung im Kunststoffdeckel eine Vergussmasse zum weiteren Schutz der Elektronik-Komponenten einzufüllen. Die Einfüllöffnungen werden dann durch Einpressen eines Stopfens, beispielsweise in Form von Kugeln oder Stiften verschlossen. Nachteilig hierbei ist, dass erhebliche Einpresskräfte aufgebracht werden müssen, die eine starke Verformung des Deckels verursachen und den Vergussmassenverbund schädigen können. Bei einem Kunststoffdeckel sind auch Verfahren bekannt die Einfüllöffnung durch Aufschweißen eines Verschlusses zu verschließen. Der Verschluss kann beispielsweise plattenartig oder scheibenartig ausgestaltet sein. Dies ist ein zusätzlicher aufwendiger Herstellungsschritt, der nur schwer automatisierbar ist.
-
Ein zuverlässiger Verschluss eines metallischen Deckels, insbesondere von Stanzbiegeteilen, die üblicherweise dünne Wandstärken aufweisen, ist nur schwer zu realisieren. Solche Stanzbiegeteile können den notwendigen Druck- oder Einpresskräften beim Verschluss der Einfüllöffnungen mit Stopfen nicht standhalten und werden durch Verformung unbrauchbar. Auch eine Verschweißung des Verschlusses mit einem solchen metallischen Deckel mit dünnen Wandstärken ist mit Schwierigkeiten verbunden und sehr aufwendig.
-
Ein solcher Verschluss der Einfüllöffnung ist jedoch unerlässlich zum Schutz der empfindlichen Elektronik-Komponenten, insbesondere wenn Elektronik-Komponenten aggressiven Medien ausgesetzt sind, wie sie beispielsweise in Getrieben und in Motoren vorherrschen.
-
-
Aus der
DE 101 16 019 A1 ist ein Sensor bekannt, der eine Öffnung zum Einfüllen eines Vergussmaterials aufweist.
-
Aus der
DE 197 32 474 A1 ist es bekannt, die Einfüllöffnung eines Getriebesteuergerätes mit einer eingepressten Kugel zu verschließen.
-
Aufgabenstellung
-
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Elektronikgehäuse zur Verfügung zu stellen, das einen Gehäusedeckel mit einer Einfüllöffnung für eine Vergussmasse aufweist, die auf einfache Weise, ohne die Gefahr einer Verformung, zuverlässig verschlossen werden kann.
-
Dies wird erfindungsgemäß mit einem Elektronikgehäuse entsprechend des Patentanspruchs 1 sowie mit einem Verfahren zur Herstellung eines solchen Elektronikgehäuses gemäß Patentanspruch 8 erreicht.
-
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, ein Elektronikgehäuse umfassend einen Gehäusedeckel mit einer Einfüllöffnung für eine Vergussmasse zur Verfügung zu stellen, in dem die Einfullöffnung durch einen Aufkleber verschlossen werden kann.
-
Unter Einfüllöffnung wird erfindungsgemäß eine Prozessöffnung im Gehäusedeckel verstanden, durch die beispielsweise eine Vergussmasse eingefüllt werden kann. Durch eine solche Vergussmasse kann der Schutz der empfindlichen Elektronik-Komponenten vor mechanischen und chemischen Belastungen, wie zum Beispiel Vibration, Feuchtigkeit, Schmutz und Korrosion nochmals deutlich verbessern werden. Außerdem kann durch den Verguss zusätzlich eine Spannungsisolation der Elektronik erreicht werden. Die Einfüllöffnung kann außerdem weitere Prüf- oder Produktionszwecke erfüllen. Zum Beispiel kann durch die Einfüllöffnung das Gehäuse evakuiert werden, um dadurch die Blasenfreiheit die Vergussmasse sicherzustellen sowie anschließend oder gleichzeitig das Elektronikgehäuse auf Dichtheit zu überprüfen.
-
Durch den erfindungsgemäßen Verschluss der Einfüllöffnung mit einem Aufkleber kann die notwendige Dichtheit des Elektronikgehäuses auf einfache Weise, ohne die Gefahr einer Verformung des Gehäusedeckels hergestellt werden. Vorteilhafterweise kann das Aufbringen des Aufklebers auf den Gehäusedeckel durch gängige serielle Ettikettierverfahren erfolgen. Der Prozess ist automatisierbar, kostengünstig und daher auch für die Massenproduktion geeignet. Ein aufwendiges Schweißverfahren zum Verschließen der Einfüllöffnung ist nicht mehr notwendig. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass die Aufkleber ohne großen Druck auf den Gehäusedeckel aufgebracht werden kann, so dass auch Stanzbiegeteile aus Metall als Deckelmaterial verwendet werden können. Die erfindungsgemäßen Aufkleber können außerdem auch in aggressiven Umgebungsbedingungen, wie beispielsweise in einem Kraftfahrzeuggetriebe, eingesetzt werden und einen zuverlässigen Verschluss des Gehäusedeckels und somit den Schutz der Elektronik-Komponenten im Gehäuseinneren sicherstellen.
-
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen, welche einzeln oder in Kombination miteinander eingesetzt werden können, sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
-
Bevorzugt besteht der Gehäusedeckel aus einem metallischen Material und ist beispielsweise als Stanzbiegeteil aus Stahlblech oder Kupfer hergestellt. Besonders bevorzugt ist der Gehäusedeckel aus Aluminium gefertigt. Dadurch ergeben sich eine erhöhte Steifigkeit und Langzeitstabilität, eine gute Diffusionsdichte gegenüber aggressiven Chemikalien und verbesserte EMV-Abschirmwerte über die gesamte Lebensdauer des Steuergeräts.
-
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann der Aufkleber als Haftungsverbund aus einer Trägerschicht und einer Kleberschicht gebildet sein. Die Trägerschicht kann beispielsweise aus einem Trägermaterial auf Polyester-, Polyimid-, Polyvinylfluorid-, Polycarbonatbasis bestehen. Alternativ kann das Trägermaterial auch ein metallisches Material, beispielsweise eine Folie aus Hart- oder Weichaluminium oder eine Stahlfolie sein. Solche Trägermaterialien können besonders gut in aggressiven Medien und Umgebungsbedingungen eingesetzt werden, wie sie beispielsweise in Kraftfahrzeuggetrieben vorherrschen. Es sind auch andere Trägermaterialien, beispielsweise Gewebe-, Vlies-, oder Verbundmaterialien denkbar, die den mechanischen und chemischen Anforderungen und Belastungen in der jeweiligen Anwendung standhalten können. Als Kleberschicht kann zum Beispiel eine Schicht auf Epoxid-, Silikon-, bevorzugt auf Acrylat-Basis eingesetzt werden.
-
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann der Aufkleber eine Dicke von 25 μm bis 350 μm, bevorzugt von 35 μm bis 250 μm, besonders bevorzugt von 50 μm bis 150 μm aufweisen. Der Aufkleber kann darüber hinaus jede gewünschte Form, beispielsweise im Wesentlichen rund oder eckig, aufweisen.
-
Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass das Flächenverhältnis der Adhäsionsfläche des Aufklebers auf der Gehäusedeckeloberfläche zu der Fläche der Einfüllöffnung 3:1 bis 15:1, bevorzugt 5:1 bis 10:1 beträgt. Die erfindungsgemäßen Aufkleber können vorteilhafterweise jeweils so auf die Anforderungen in der jeweiligen Anwendung angepasst werden, dass ihre Adhäsionskraft auf dem Deckel größer ist, als die Druckkraft, die durch die Einfüllöffnung durch Druckänderungen, beispielsweise verursacht durch Temperaturwechsel die im Betrieb und während der Lagerung auftreten, auf den Aufkleber wirkt. Hierdurch wird ein langzeitstabiler zuverlässiger Verschluss des Gehäusedeckels, auch über die gesamte Lebensdauer eines Kraftfahrzeuggetriebes, gewährleistet.
-
Ein weiterer Vorteil ist, dass der Aufkleber beschriftet oder bedruckt werden kann. Beispielsweise kann so gleichzeitig mit dem Verschluss der Einfüllöffnung ein Kontrollsiegel, ein Herstellerhinweis oder eine Typenbezeichnung auf dem Gehäusedeckel aufgebracht werden.
-
Eine integrierte elektronische Schaltung in Kraftfahrzeugen ist beispielsweise einer aggressiven Umgebung im Getriebeöl ausgesetzt. Im Betrieb und in der Lagerung ist sie sehr hohen und sehr niedrigen Temperaturen, im Bereich von –40°C bis +180°C, sowie hohen Vibrationen ausgesetzt. Erfindungsgemäß können als Vergussmasse beispielsweise Harze, Polyurethanmassen oder Silikone eingesetzt werden. Diese Vergussmassen können die Elektronik-Komponenten vorteilhaft gegen die genannten mechanischen und/oder chemischen Beanspruchungen schützen.
-
Besonders bevorzugt werden erfindungsgemäß Silikone oder Silikongele eingesetzt. Silikongele können zusätzlich zu den weiteren Vorteilen eine besonders einfache Verarbeitung ermöglichen und durch ein niedriges E-Modul thermomechanische Spannungen verhindern.
-
Zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Elektronikgehäuses werden eine oder mehrere Leiterplatten auf einen Gehäuseboden aufgebracht. Der Gehäuseboden besteht bevorzugter Weise aus einem metallischen Material, besonders bevorzugt ist er aus Aluminium. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden eine oder mehrere flexible Leiterplatten auf den metallischen Gehäuseboden auflaminiert. Dies stellt eine verlässliche, dichte und kostengünstige Fixierung sicher. Die Kontaktierungen zu einem elektronischen Substrat mit elektronischen Komponenten im Inneren des Gehäuses und zu den außerhalb des Gehäuses liegenden Komponenten werden hergestellt und anschließend wird der Gehäusedeckel auf den entsprechenden Bereich der Bodenplatte und/oder der Leiterplatte des Gehäuses aufgebracht und fixiert. Dieser Bereich kann hermetisch dicht verschlossen werden und wird auch als Abdichtzone bezeichnet. Der Gehäusedeckel kann somit hermetisch dicht auf der Abdichtzone aufgebracht werden, so dass die darunter befindlichen Elektronik-Komponenten und Bereiche der Leiterplatte ausreichend geschützt sind. Die Kontaktierung zu den peripheren Komponenten kann alternativ auch nach der Fixierung des Gehäusedeckels erfolgen. Der Gehäusedeckel enthält erfindungsgemäß eine Einfüllöffnung durch die Vergussmassen in das Gehäuseinnere eingefüllt werden können. Durch die Vergussmassen kann ein Elektronik-Substrat mit den elektronischen Komponenten noch besser vor mechanischen und/oder chemischen Belastungen geschützt werden. Nach dem Einfüllen der Vegussmasse kann der Gehäusedeckel durch einen erfindungsgemäßen Aufkleber dicht verschlossen werden. Vorteilhafterweise kann dies ohne die Gefahr einer Verformung des Gehäusedeckels, automatisiert erfolgen.
-
In einer anderen Ausführungsform des Verfahrens kann das Gehäuse mit den vergossenen Elektronik-Komponenten durch die Einfüllöffnung vorteilhafterweise vor dem Verschluss mit dem Aufkleber evakuiert werden. Zum einen kann dadurch die Blasenfreiheit der Vergussmasse sichergestellt werden, zum anderen kann gleichzeitig oder anschließend die Dichtheit des Gehäuses überprüft werden. Dies ermöglicht daher außerdem eine einfache Qualitätskontrolle. Nach einer solchen Qualitätskontrolle kann ein beschrifteter Aufkleber, beispielsweise mit Qualitätssiegel auf die Einfüllöffnung aufgebracht werden.
-
Die Erfindung wird nachfolgend in beispielhafter Weise anhand einer Ausführungsvariante in Verbindung mit den Zeichnungen erläutert. Sie ist jedoch nicht hierauf beschränkt.
-
In diesen zeigt:
-
1 eine teil-explodierte Darstellung eines erfindungsgemäßen Elektronikgehäuses und
-
2 eine perspektivische Draufsicht auf das Elektronikgehäuse aus 1 in geschlossenem Zustand.
-
1 zeigt ein Elektronikgehäuse 1 für ein Elektronikgerät, das zum Einbau in ein Kraftfahrzeuggetriebe vorgesehen ist. Das Gehäuse 1 wird von einer metallischen Bodenplatte 2 und einem metallischen Gehäusedeckel 3, der bevorzugt als Stanzbiegeteil aus Stahlblech oder Aluminium geformt sein kann, gebildet. In dem Gehäusedeckel 3 ist eine Einfüllöffnung 4 für eine Vergussmasse eingebracht. Die Vergussmasse kann vorzugsweise ein Silikongel sein. Auf der metallischen Bodenplatte 2 kann eine Leiterplatte 5 als elektronische Verbindung fixiert sein. Die Leiterplatte 5 kann beispielsweise eine flexible Leiterplatte sein. Das Gehäuse weist eine Abdichtzone auf, die in ihrer Form der Aufsatzfläche des Gehäusedeckels 3 entspricht und zusätzlich mit einem separaten Dichtsystem 6 abgedichtet sein kann. Innerhalb des Gehäuses 1 befindet sich ein Elektronik-Substrat 7, das beispielsweise verschiedene elektronische Komponenten aufweisen kann. Das Substrat 7 mit seinen verschiedenen elektronischen Komponenten im Innern des Gehäuses 1 ist über Direktkontakte (nicht gezeigt), beispielsweise über Dickdrahtbondungen mit der Leiterplatte 5 verbunden. Weiterhin ist die Leiterplatte 5 im Innenbereich des Gehäuses 1 ausgeschnitten und in dem so entstandenen Ausschnitt 9 ist das elektronische Substrat 7 angeordnet. Nach dem Verguss der Elektronik-Komponenten im Gehäuseinneren kann die Einfüllöffnung 4 mit dem erfindungsgemäßen Aufkleber 10 ohne die Gefahr einer Verformung des Gehäusedeckels 3 dicht verschlossen werden. Der Verschluss mit dem Aufkleber kann vorteilhafterweise mit gängigen Ettikettierverfahren automatisiert erfolgen. Durch die Einfüllöffnung 4 kann das Gehäuse 1 zusätzlich evakuiert werden. Durch die Evakuierung kann die Blasenfreiheit der Vergussmasse sichergestellt werden. Außerdem kann gleichzeitig oder anschließend die Dichtheit des Gehäuses 1 überprüft werden.
-
2 zeigt das Elektronikgehäuse 1 aus 1 mit geschlossenem Gehäusedeckel 3 und aufgebrachtem Aufkleber 10. Die Bodenplatte 2 trägt eine Leiterplatte 5, wobei der Gehäusedeckel 3 umlaufend fest direkt auf der Leiterplatte 5 angeordnet ist. Die Leiterplatte 5 hat eine größere Fläche als der Gehäusedeckel 3 und ragt unter der Aufsatzfläche des Deckels 3 hervor. Die Kontaktierungsstellen 11 für die Verbindung zu peripheren Komponenten sind außerhalb des Gehäusedeckels 3 im Randbereich der Leiterplatte 5 angeordnet. Die Verbindung der peripheren Komponenten mit der Leiterplatte kann beispielsweise mittels Löten, Schweißen oder Leitkleben hergestellt werden. Mit dem auf der Einfüllöffnung 4 im Gehäusedeckel 3 aufgebrachten Aufkleber 10 kann das Elektronikgehäuse 1 langzeitstabil, hermetisch dicht verschlossen werden. Vorteilhafterweise können durch diesen einfachen Verschluss der Einfüllöffnung 4 die Elektronik-Komponenten vor aggressiven Umgebungsbedingungen sowie mechanischen und/oder chemischen Belastungen geschützt werden.
-
Zusammenfassend kann demnach erfindungsgemäß ein Elektronikgehäuse bereitgestellt werden, das einen Gehäusedeckel mit einer Einfüllöffnung für eine Vergussmasse aufweist, die auf einfache Weise und ohne die Gefahr einer Verformung des Gehäusedeckels zuverlässig verschlossen werden kann. Der erfindungsgemäße Verschluss der Einfüllöffnung mit einem Aufkleber kann dabei vorteilhafterweise automatisiert erfolgen und kann auch in aggressiven Umgebungsbedingungen, beispielsweise in Kraftfahrzeuggetrieben eingesetzt werden.
-
Erfindungsgemäße elektronikgehäuse können vorteilhafter Weise in einem Temperaturbereich von –40°C bis +180°C verwendet werden.
