DE102009054906A1 - Electrical equipment for use in active steering system of motor vehicle, has folded board comprising shield segments, power segments and small-signal segments aligned different from each other, and shielding layer formed in bending zones - Google Patents

Electrical equipment for use in active steering system of motor vehicle, has folded board comprising shield segments, power segments and small-signal segments aligned different from each other, and shielding layer formed in bending zones Download PDF

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Abstract

The equipment has a folded board (1) forming a four-sided shielded housing. The folded board has shield segments (2), power segments (6) and small-signal segments that are aligned different from each other and non-parallel to each other. The segments are connected with each other by bending zones. The folded board has a shielding layer that is formed in the bending zones. A power electronics unit (11) controls an electric motor (10) and is arranged on the shield and power segments of the folded board.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Gerät oder eine Platine gemäß Oberbegriff von Anspruch 1 sowie die Verwendung des Geräts oder der Platine in Kraftfahrzeugen.The invention relates to an electrical device or a circuit board according to the preamble of claim 1 and the use of the device or the circuit board in motor vehicles.

Es sind faltbare Platinen mit mehreren zueinander unterschiedlich angeordneten Segmenten bekannt.There are foldable boards with several mutually differently arranged segments known.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein elektrisches Gerät oder eine Platine vorzuschlagen, welche verbesserte elektromagnetische Eigenschaften aufweist und insbesondere relativ kostengünstig und kompakt ausgebildet ist.The object of the invention has been found to propose an electrical device or a board, which has improved electromagnetic properties and in particular is relatively inexpensive and compact.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch das elektrische Gerät oder die Platine gemäß Anspruch 1.This object is achieved by the electrical device or the circuit board according to claim 1.

Unter der zueinander unterschiedlichen Ausrichtung der Segmente der Platine wird bevorzugt verstanden, dass die Platine bezogen auf ihre Segmente gefaltet ausgebildet ist.Under the mutually different orientation of the segments of the board is preferably understood that the board is formed folded with respect to their segments.

Die Segmente der Platine sind vorzugsweise durch Biegezonen miteinander verbunden, in welchen die Platine bezogen auf wenigstens zwei benachbarte Segmente ihre Ausrichtung ändert bzw. in welchen die Platine umgeformt ist, wobei die Abschirmungsschicht auch in diesen Biegezonen ausgebildet ist.The segments of the board are preferably connected to one another by bending zones, in which the board changes its orientation relative to at least two adjacent segments or into which the board is formed, wherein the shielding layer is also formed in these bending zones.

Die Abschirmungsschicht ist vorzugsweise als Abschirmungsfläche aus elektrisch leitfähigem Material, insbesondere Kupfer ausgebildet und besonders bevorzugt als Schicht bezogen auf die im Wesentlichen gesamte Fläche der Platine ausgebildet.The shielding layer is preferably formed as a shielding surface made of electrically conductive material, in particular copper, and particularly preferably as a layer based on the substantially entire surface of the board.

Die Abschirmungsschicht ist zweckmäßigerweise mit einem elektrischen Masseanschluss verbunden.The shielding layer is expediently connected to an electrical ground connection.

Es ist bevorzugt, dass die Abschirmungsschicht im Wesentlichen als geschlossene Schicht ausgebildet ist und insbesondere lediglich Ausnehmungen für Durchkontaktierungen aufweist.It is preferred that the shielding layer is substantially formed as a closed layer and in particular has only recesses for plated-through holes.

Alternativ vorzugsweise ist die Abschirmungsschicht gelocht ausgebildet.Alternatively, preferably, the shielding layer is formed perforated.

Die Biegezonen weisen bevorzugt jeweils eine Ausnehmung auf, an welcher die Platine umgebogen ist. Diese Ausnehmung ist insbesondere als z-Fräsung ausgebildet und ganz besonders bevorzugt mit einer Frästiefe von weniger als 0,2 mm ausgebildet.The bending zones preferably each have a recess on which the circuit board is bent. This recess is designed in particular as a z-milling and most preferably formed with a cutting depth of less than 0.2 mm.

Die Segmente der Platine sind bevorzugt jeweils im Wesentlichen rechteckig ausgebildet.The segments of the board are preferably each formed substantially rectangular.

Zumindest eines der Segmente der Platine ist vorzugsweise beidseitig bestückt.At least one of the segments of the board is preferably equipped on both sides.

Die Platine ist bevorzugt zumindest teilsweise so ausgebildet, insbesondere in wenigstens einem Segment, dass die Leiterbahnen der Platine elektrische Ströme von mehr als 50 A aufnehmen können bzw. dass die Leiterbahnen für elektrische Ströme von mehr als 50 A, besonders bevorzugt von mehr als 100 A, ausgelegt sind.The printed circuit board is preferably formed at least partially, in particular in at least one segment, that the printed conductors of the board electrical currents of more than 50 A can accommodate or that the tracks for electrical currents of more than 50 A, more preferably of more than 100 A. , are designed.

Es ist bevorzugt, dass die Platine wenigstens ein Leistungs-Segment aufweist, welches so ausgebildet ist, dass dessen Leiterbahnen elektrische Ströme von mehr als 50 A, insbesondere mehr als 100 A, aufnehmen können und welches mindestens mit einem elektrischen oder elektronischen Leistungsbauelement bestückt ist und dass die Platine zusätzlich wenigstens ein Kleinsignal-Segment aufweist, das mit zumindest einer elektronischen Signalverarbeitungsschaltung bestückt ist.It is preferred that the board has at least one power segment, which is designed so that its conductor tracks can receive electrical currents of more than 50 A, in particular more than 100 A, and which is equipped with at least one electrical or electronic power component and in that the board additionally has at least one small signal segment which is equipped with at least one electronic signal processing circuit.

Die Platine ist vorzugsweise so ausgebildet, dass sie ein zumindest drei- oder vierseitiges Schirmgehäuse ausbildet, in dessen innerem Bereich zumindest ein elektronisches oder elektrisches Bauelement angeordnet ist, welches beispielsweise besonders empfindlich gegenüber elektromagnetischer Einstrahlung ist oder dessen elektromagnetische Abstrahlung abgeschirmt werden soll und welches durch dieses aus der Platine selbst gebildete Schirmgehäuse elektromagnetisch wenigstens teilweise abgeschirmt wird.The board is preferably formed so that it forms an at least three- or four-sided shield housing, in the inner region of which at least one electronic or electrical component is arranged, which is for example particularly sensitive to electromagnetic radiation or whose electromagnetic radiation is to be shielded and which is shielded by this shielding housing itself formed from the board is at least partially shielded electromagnetically.

Es ist zweckmäßig, dass die Platine so ausgebildet ist, dass sie ein im Wesentlichen geschlossenes Schirmgehäuse bildet, welches zumindest sechs Segmente umfasst. Dieses Schirmgehäuse ist insbesondere im Wesentlichen elektromagnetisch hermetisch abschirmend hinsichtlich seines Innenraums.It is expedient for the circuit board to be formed in such a way that it forms a substantially closed shielding housing, which comprises at least six segments. In particular, this shielding housing is essentially hermetically electromagnetic in terms of its interior.

Es ist bevorzugt, dass das elektrische Gerät wenigstens einen Elektromotor und zusätzliche Leistungselektronik zur Ansteuerung dieses Elektromotors umfasst, wobei diese Leistungselektronik auf zumindest einem Segment der Platine angeordnet ist.It is preferred that the electrical device comprises at least one electric motor and additional power electronics for controlling this electric motor, wherein this power electronics is arranged on at least one segment of the board.

Die Platine ist vorzugsweise so ausgebildet, dass sie mit einem Kühlkörper thermisch leitend verbindbar ist, wobei der Kühlkörper insbesondere mit der Platine verschraubt ist.The circuit board is preferably designed so that it is thermally conductively connectable to a heat sink, wherein the heat sink is bolted in particular to the circuit board.

Zweckmäßigerweise ist der Kühlkörper Leistungsbauelementen und/oder der Leistungselektronik zur Ansteuerung des Elektromotors zugeordnet und entsprechend thermisch gekoppelt.The heat sink is expediently assigned power components and / or the power electronics for controlling the electric motor and correspondingly thermally coupled.

Es ist bevorzugt, dass das elektrische Gerät so ausgebildet ist, dass die Platine als Schirmgehäuse ausgebildet ist, wobei im Innenraum des Schirmgehäuses ein oder mehrere Leistungsbauelemente, insbesondere auf wenigstens einem Segment der Platine, angeordnet sind, deren elektromagnetische Abstrahlung durch die als Schirmgehäuse gefaltete Platine zumindest teilweise abgeschirmt wird und wobei auf wenigstens einer Außenfläche zumindest eines Segments des Schirmgehäuses ein oder mehrere elektronische Bauelemente angeordnet sich, welche relativ bzw. überdurchschnittlich empfindlich gegenüber elektromagnetischer Einstrahlung sind und die so insbesondere vor der elektromagnetischen Abstrahlung der im Innenraum angeordneten Leitungsbauelemente geschützt werden.It is preferred that the electrical device is designed such that the circuit board is formed as a screen housing, wherein one or more power components, in particular on at least one segment of the board are arranged in the interior of the screen housing, the electromagnetic radiation through the folded as a shield housing board is at least partially shielded and arranged on at least one outer surface of at least one segment of the screen housing one or more electronic components, which are relatively or above average sensitive to electromagnetic radiation and are thus protected in particular from the electromagnetic radiation of arranged in the interior line components.

Die Erfindung bezieht sich außerdem auf die Verwendung der elektrischen Geräts oder der Platine in Kraftfahrzeugen, insbesondere in einem aktiven Lenkungssystem.The invention also relates to the use of the electrical device or the circuit board in motor vehicles, in particular in an active steering system.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen und den nachfolgenden Beschreibungen von Ausführungsbeispielen an Hand von Figuren.Further preferred embodiments will become apparent from the subclaims and the following descriptions of exemplary embodiments with reference to figures.

Es zeigen in schematischer DarstellungIt show in a schematic representation

1 ein Ausführungsbeispiel eines elektrischen Geräts mit einer ein Schirmgehäuse bildenden Platine, einem Elektromotor sowie Leistungselektronik zur Ansteuerung des Elektromotors, 1 An embodiment of an electrical device with a screen housing forming a board, an electric motor and power electronics for controlling the electric motor,

2 eine beispielhafte, bestückte, gefaltete Platine, 2 an exemplary, populated, folded board,

3 eine beispielhafte Platine mit drei Segmenten, die noch plan ausgebildet ist, wobei die Abschirmungsschicht der Platine veranschaulicht ist, 3 an exemplary board with three segments, which is still planar, wherein the shield layer of the board is illustrated,

4 unterschiedliche beispielgemäße Schichten der Platine, und 4 different exemplary layers of the board, and

5 ein Ausführungsbeispiel einer Platine, welche ein sechsseitiges, im Wesentlichen hermetisch abschirmendes Schirmgehäuse bildet. 5 an embodiment of a circuit board, which forms a six-sided, substantially hermetically shielding shield housing.

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines elektrischen Geräts, umfassend gefaltete Platine 1, welche ein vierseitiges Schirmgehäuse bildet, das aus Gründen der Veranschaulichung allerdings aufgeschnitten dargestellt ist. Dabei weist Platine 1 ein Leistungs-Segment 6 auf, auf dem die teilweise durch den Kühlkörper 12 verdeckte und mit diesem thermisch gekoppelte Leistungselektronik 11 zur Ansteuerung des Elektromotors 10 beidseitig angeordnet ist. Die anderen Segmente 2 dienen beispielgemäß zur Abschirmung der innen angeordneten Leistungselektronik nach außen und sind zusätzlich mit elektronischen Signalverarbeitungsbauelementen bestückt. 1 shows an embodiment of an electrical device comprising folded board 1 , which forms a four-sided screen housing, which is however shown cut open for the sake of illustration. This shows board 1 a performance segment 6 on, on which the part through the heat sink 12 concealed and with this thermally coupled power electronics 11 for controlling the electric motor 10 is arranged on both sides. The other segments 2 serve example according to the shielding of the power electronics located inside out and are also equipped with electronic signal processing components.

In 2 ist eine beispielhafte, als Schirmgehäuse gefaltete Platine 1 abgebildet. Diese weist vier Segmente 2 auf, bildet also ein vierseitiges Schirmgehäuse, wobei die Stirnseite zur besseren Veranschaulichung aufgeschnitten dargestellt ist.In 2 is an exemplary, folded as a shield housing board 1 displayed. This has four segments 2 on, so forms a four-sided shield housing, the front side is shown cut open for ease of illustration.

3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Platine 1 mit drei Segmenten, wobei diese Platine noch ungefaltet ist, aber zur Faltung vorgesehen ist. Platine 1 weist ein Leistungs-Segment 6 mit elektronischen Leistungsbauelemente 8 bestückt auf und mit entsprechend stärker ausgelegten Leiterbahnen sowie zwei Kleinsignal-Segmente 7 mit Signalverarbeitungsschaltungen 9 bestückt und mit entsprechend relativ schwach dimensionierten Leiterbahnen. Im Bereich B ist die Platine in einer der Biegezonen 4 aufgeschnitten, wobei die zur Veranschaulichung gelocht dargestellte Abschirmungsschicht 3, beispielgemäß aus Kupfer ausgebildet, sichtbar ist. Außerdem sind Leiterbahnen 5 der darunter liegenden Schicht der Platine erkennbar. Der Bereich B der Platine ist zusätzlich in vergrößerter Darstellung noch einmal in 4 abgebildet. Abschirmungsschicht 3 ist beispielgemäß mit einem elektrischen Masseanschluss verbunden. 3 shows an embodiment of a circuit board 1 with three segments, this board is still unfolded, but is intended for folding. circuit board 1 indicates a performance segment 6 with electronic power components 8th fitted on and with correspondingly more designed conductor tracks and two small-signal segments 7 with signal processing circuits 9 fitted and with correspondingly weakly dimensioned conductor tracks. In area B, the board is in one of the bending zones 4 cut open, with the shielding layer shown perforated for the purpose of illustration 3 , made of copper, is visible, for example. There are also tracks 5 the underlying layer of the board recognizable. The area B of the board is additionally in an enlarged view again in 4 displayed. shielding layer 3 is connected according to the example with an electrical ground connection.

5a) zeigt eine beispielhafte, gefaltete Platine 1, welche als sechsseitiges, im Wesentlichen hermetisch schirmend ausgelegtes Schirmgehäuse ausgebildet ist. Platine 1 umfasst Leistungs-Segment 6, welches außen mit Leistungsbauelementen 8 bestückt ist, sowie Kleinsignal-Segment 7, welches mit Signalverarbeitungsschaltungen 9 bestückt ist. Im Bereich C sieht man den Kantenbereich einer der Biegezonen 4, wobei auch dieser Bereich nicht direkt sichtbare Abschirmungsschicht 3 umfasst. Bereich C ist in Fig. b) zusätzlich noch einmal vergrößert dargestellt. 5a ) shows an exemplary folded board 1 , which is designed as a six-sided, substantially hermetically shielded shielded housing. circuit board 1 includes performance segment 6 which exterior with power components 8th equipped, as well as small signal segment 7 which is connected to signal processing circuits 9 is equipped. In area C you can see the edge area of one of the bending zones 4 , although this area is not directly visible shielding layer 3 includes. Area C is shown in Fig. B) additionally enlarged again.

Claims (9)

Elektrisches Gerät, welches eine Platine (1) umfasst, oder Platine (1), wobei diese Platine mehrere Segmente (2, 6, 7) aufweist, die zueinander unterschiedlich ausgerichtet sind und/oder die nicht parallel zu einander ausgerichtet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Platine (1) eine Abschirmungsschicht (3) aufweist.Electrical device containing a circuit board ( 1 ) or board ( 1 ), this board has several segments ( 2 . 6 . 7 ), which are oriented differently from each other and / or which are not aligned parallel to each other, characterized in that the board ( 1 ) a shielding layer ( 3 ) having. Elektrisches Gerät oder Platine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente (2, 6, 7) der Platine (1) durch Biegezonen (4) miteinander verbunden sind, in welchen die Platine bezogen auf wenigstens zwei benachbarte Segmente ihre Ausrichtung ändert und/oder umgebogen ist, wobei die Abschirmungsschicht (3) auch in diesen Biegezonen (4) ausgebildet ist und/oder mit umgebogen ist. Electrical device or circuit board according to claim 1, characterized in that the segments ( 2 . 6 . 7 ) of the board ( 1 ) by bending zones ( 4 ) are connected to each other, in which the board changes its orientation relative to at least two adjacent segments and / or is bent over, wherein the shielding layer ( 3 ) also in these bending zones ( 4 ) is formed and / or is bent over. Elektrisches Gerät oder Platine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Platine (1) zumindest teilweise, insbesondere in wenigstens einem Segment (2, 6), so ausgebildet ist, dass die Leiterbahnen (5) der Platine elektrische Ströme von mehr als 50 A aufnehmen können.Electrical device or circuit board according to claim 1 or 2, characterized in that the board ( 1 ) at least partially, in particular in at least one segment ( 2 . 6 ), is formed so that the conductor tracks ( 5 ) the board can absorb electrical currents of more than 50A. Elektrisches Gerät oder Platine nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Platine (1) wenigstens ein Leistungs-Segment (6) aufweist, welches so ausgebildet ist, dass dessen Leiterbahnen (5) elektrische Ströme von mehr als 50 A aufnehmen können und welches mindestens mit einem elektrischen oder elektronischen Leistungsbauelement (8) bestückt ist und dass die Platine (1) zusätzlich wenigstens ein Kleinsignal-Segment (7) aufweist, das mit zumindest einer elektronischen Signalverarbeitungsschaltung (9) bestückt ist.Electrical device or circuit board according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that the board ( 1 ) at least one performance segment ( 6 ), which is formed so that its conductor tracks ( 5 ) can absorb electrical currents of more than 50 A and which is at least connected to an electrical or electronic power component ( 8th ) and that the board ( 1 ) additionally at least one small signal segment ( 7 ), which is connected to at least one electronic signal processing circuit ( 9 ) is equipped. Elektrisches Gerät oder Platine nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Platine (1) so ausgebildet ist, dass sie ein zumindest vierseitiges Schirmgehäuse ausbildet, in dessen innerem Bereich zumindest ein elektronisches oder elektrisches Bauelement angeordnet ist, welches durch dieses aus der Platine (1) selbst gebildete Schirmgehäuse elektromagnetische wenigstens teilweise abgeschirmt wird.Electrical device or circuit board according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that the board ( 1 ) is formed so that it forms an at least four-sided shield housing, in the inner region of which at least one electronic or electrical component is arranged, which by this from the board ( 1 ) self-formed shielding housing electromagnetic is at least partially shielded. Elektrisches Gerät oder Platine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Platine (1) so ausgebildet ist, dass sie ein im Wesentlichen geschlossenes Schirmgehäuse bildet, welches zumindest sechs Segmente (2, 6, 7) umfasst.Electrical device or circuit board according to claim 5, characterized in that the board ( 1 ) is formed so that it forms a substantially closed shield housing, which at least six segments ( 2 . 6 . 7 ). Elektrisches Gerät oder Platine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Schirmgehäuse elektromagnetisch im Wesentlichen hermetisch abschirmend hinsichtlich seines Innenraums ausgebildet ist.Electrical device or circuit board according to claim 6, characterized in that this shield housing is formed electromagnetically substantially hermetically shielding with respect to its interior. Elektrisches Gerät nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Gerät wenigstens einen Elektromotor (10) und zusätzliche Leistungselektronik (11) zur Ansteuerung dieses Elektromotors (10) umfasst, wobei diese Leistungselektronik (11) auf zumindest einem Segment (2, 6) der Platine angeordnet ist.Electrical device according to at least one of Claims 1 to 7, characterized in that this device has at least one electric motor ( 10 ) and additional power electronics ( 11 ) for controlling this electric motor ( 10 ), this power electronics ( 11 ) on at least one segment ( 2 . 6 ) of the board is arranged. Verwendung des elektrischen Geräts oder der Platine, gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, in Kraftfahrzeugen, insbesondere in einem aktiven Lenkungssystem.Use of the electrical device or the circuit board according to at least one of claims 1 to 8, in motor vehicles, in particular in an active steering system.
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