DE102009055089A1 - Circuit arrangement for use in controller of motor vehicle, has electrical switch partially provided with covering layer, perylene layer partially formed under covering layer, and base layer partially provided below perylene layer - Google Patents

Circuit arrangement for use in controller of motor vehicle, has electrical switch partially provided with covering layer, perylene layer partially formed under covering layer, and base layer partially provided below perylene layer Download PDF

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Hanniel 76307 Schmidt
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

The arrangement (2) has an electrical switch (3) partially provided with a covering layer. A perylene layer is partially formed under the covering layer, and a base layer is partially provided below the perylene layer. The electrical switch includes a circuit carrier (5) that is designed as a stamped grid, printed circuit board, or hybrid-circuit carrier and/or electrical components. The covering layer and/or base layer consist of a polymer i.e. plastic, and the electrical components are fastened and/or electrically connected to the circuit carrier. An independent claim is also included for a method for manufacturing a circuit arrangement.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung mit mindestens einer elektrischen Schaltung, die zumindest bereichsweise mit einer Deckschicht versehen ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Steuergerät sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Schaltungsanordnung.The invention relates to a circuit arrangement with at least one electrical circuit, which is provided at least partially with a cover layer. The invention further relates to a control device and a method for producing a circuit arrangement.

Stand der TechnikState of the art

Schaltungsanordnungen der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Sie werden beispielsweise für Steuergeräte, insbesondere für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug, verwendet. Dabei ist das Steuergerät beziehungsweise die diesem zugeordnete Schaltungsanordnung häufig zum Schutz vor äußeren Einflüssen in einem Gehäuse angeordnet. Auf diese Weise kann zumindest in gewissem Maße ein Schutz vor Spänen und Fluiden gewährleistet werden. Beispielsweise ist es bekannt, das Gehäuse als mehrteiliges Edelstahlgehäuse auszuführen und einen Gehäusedeckel des Gehäuses mit einer Bodeneinheit dichtend zu verschweißen. Das Verschweißen kann unter Verwendung eines Laserschweißverfahrens durchgeführt werden. Um einen elektrischen Kontakt der Schaltungsanordnung zu einer außerhalb des Gehäuses angeordneten Vorrichtung zu gewährleisten, werden elektrische Anschlüsse aus dem Gehäuse herausgeführt. Diese Anschlüsse können beispielsweise als Kontaktstifte beziehungsweise runde Pins ausgeführt sein und im Bereich einer Ausnehmung des Gehäuses (entweder Gehäusedeckel oder Gehäuseboden) eine Abdichtung aufweisen. Diese Abdichtung kann beispielsweise mittels einer Verglasung der Anschlüsse realisiert sein. Das bedeutet, dass die Anschlüsse in einem Glasblock eingeschlossen sind, welche auf die Ausnehmung des Gehäuses angepasst ist. Anschließend wird das Gehäuse gegenüber dem Glasblock abgedichtet.Circuit arrangements of the type mentioned are known from the prior art. They are used for example for control devices, in particular for use in a motor vehicle. In this case, the control device or the circuitry associated therewith is often arranged in a housing for protection against external influences. In this way, at least to some extent protection against chips and fluids can be ensured. For example, it is known to design the housing as a multi-part stainless steel housing and to sealingly weld a housing cover of the housing to a floor unit. The welding can be carried out using a laser welding method. In order to ensure electrical contact of the circuit arrangement to a device arranged outside the housing, electrical connections are led out of the housing. These connections can be designed, for example, as contact pins or round pins and in the region of a recess of the housing (either housing cover or housing bottom) have a seal. This seal can be realized for example by means of a glazing of the connections. This means that the connections are enclosed in a glass block, which is adapted to the recess of the housing. Subsequently, the housing is sealed against the glass block.

Alternativ kann das Steuergerät beziehungsweise die Schaltungsanordnung auf dem Gehäuseboden beziehungsweise einer Grundplatte (beispielsweise aus Edelstahl) angeordnet und anschließend mit einer geleeartigen Masse vergossen werden. Nachfolgend wird der Gehäusedeckel, welcher über eine Dichtung in Form einer Dichtlippe verfügen kann, auf den Gehäuseboden beziehungsweise die Grundplatte aufgesetzt. Die elektrische Anbindung wird mittels mindestens einer Leitung realisiert, welche beispielsweise auf einer Flexfolie vorliegt. Diese Leitung wird an das Steuergerät beziehungsweise die Schaltungsanordnung, insbesondere durch Bonden, angeschlossen und aus dem Gehäuse herausgeführt.Alternatively, the control unit or the circuit arrangement can be arranged on the housing bottom or a base plate (for example made of stainless steel) and then cast with a jelly-like mass. Subsequently, the housing cover, which may have a seal in the form of a sealing lip, placed on the housing bottom or the base plate. The electrical connection is realized by means of at least one line, which is present for example on a flex foil. This line is connected to the control unit or the circuit arrangement, in particular by bonding, and led out of the housing.

Beide Ausführungsformen des Steuergeräts beziehungsweise der Schaltungsanordnung sind jedoch hinsichtlich ihrer Geometrie unflexibel und zudem teuer in der Herstellung. Die Geometrie des Gehäuses des Steuergeräts kann nicht ohne Weiteres verändert werden, insbesondere weist es eine vorgegebene bauliche Höhe auf. Das Einglasen der Anschlüsse verringert die Flexibilität weiter und ist zudem kostenaufwendig. Die Ausführungsform, bei welcher die Schaltungsanordnung in die geleeartige Masse eingegossen wird, ist ebenfalls kostenaufwendig. Zudem ist die Verarbeitung der geleeartigen Masse nicht „sauber” möglich. Weil das Gehäuse bei dieser Ausführungsform nicht stoffschlüssig verschlossen ist, der Gehäusedeckel also nicht mit dem Gehäuseboden verschweißt ist, ist das Gehäuse zudem nicht zuverlässig abgedichtet.However, both embodiments of the control device or the circuit arrangement are inflexible in terms of their geometry and also expensive to manufacture. The geometry of the housing of the controller can not be changed easily, in particular, it has a predetermined structural height. Blowing in the connections further reduces flexibility and is also expensive. The embodiment in which the circuitry is molded into the jelly-like mass is also costly. In addition, the processing of jelly-like mass is not "clean" possible. Because the housing is not materially closed in this embodiment, so the housing cover is not welded to the housing bottom, the housing is also not reliably sealed.

In einer weiteren Ausführungsform wird die Schaltungsanordnung zumindest bereichsweise mit der Deckschicht versehen. Diese besteht beispielsweise aus einem Kunststoff. Während eine solche Deckschicht die Schaltungsanordnung zuverlässig vor größeren Schmutzpartikeln oder dergleichen und Beschleunigungen schützt, kann beispielsweise ein Fluid durch Risse und Spalte in der Deckschicht zu der elektrischen Schaltung vordringen und damit die Funktionsfähigkeit der Schaltungsanordnung beeinträchtigen. Alternativ zu der Deckschicht aus Kunststoff kann die elektrische Schaltung auch mit einer Deckschicht aus Lack versehen werden. Das dazu notwendige Lackieren ist jedoch ein teurer und unsauberer Prozess und ist daher nach Möglichkeit zu vermeiden.In a further embodiment, the circuit arrangement is provided at least partially with the cover layer. This consists for example of a plastic. While such a cover layer reliably protects the circuit arrangement from larger dirt particles or the like and accelerations, for example, a fluid can penetrate through cracks and gaps in the cover layer to the electrical circuit and thus impair the functionality of the circuit arrangement. As an alternative to the cover layer of plastic, the electrical circuit can also be provided with a cover layer of lacquer. However, the necessary painting is an expensive and unclean process and should therefore be avoided if possible.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Gegenüber dem Stand der Technik weist die Schaltungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 den Vorteil auf, dass sie kostengünstig herstellbar und zugleich äußerst flexibel hinsichtlich ihrer Geometrie ist. Zugleich wird ein sicherer Schutz der elektrischen Schaltung vor äußeren Einflüssen, insbesondere Fluiden, gewährleistet. Dies wird erfindungsgemäß erreicht, indem unter der Deckschicht zumindest bereichsweise mindestens eine Paryleneschicht ausgebildet ist oder die Deckschicht als Paryleneschicht vorliegt und unter der Paryleneschicht zumindest bereichsweise mindestens eine Grundschicht vorgesehen ist. Vorzugsweise umhüllt die Paryleneschicht die elektrische Schaltung vollständig. Dabei sind Schichtdicken der Paryleneschicht von 100 nm bis 50 μm, vorzugsweise etwa 10 μm bis etwa 30 μm vorgesehen. Die Paryleneschicht ist resistent gegen eine Vielzahl von Fluiden, gut isolierend und zudem spanschützend. Die Paryleneschicht besteht dabei zumindest teilweise aus Poly-Parylen oder genauer Poly-p-Xylylen. Dieses ist ein Beschichtungsmaterial, welches inert, hydrophob, normalerweise optisch transparent und biokompatibel ist.Compared to the prior art, the circuit arrangement with the features of claim 1 has the advantage that it is inexpensive to produce and at the same time extremely flexible in terms of their geometry. At the same time, reliable protection of the electrical circuit from external influences, in particular fluids, is ensured. This is achieved according to the invention by forming at least one parylene layer at least in regions under the cover layer or the cover layer being in the form of a parylene layer and at least one base layer being provided at least in regions below the parylene layer. Preferably, the parylene layer completely envelopes the electrical circuit. In this case, layer thicknesses of the parylene layer of 100 nm to 50 microns, preferably about 10 microns to about 30 microns are provided. The parylene layer is resistant to a variety of fluids, good insulating and also spanschützend. The parylene layer consists at least partially of poly-parylene or more precisely poly-p-xylylene. This is a coating material which is inert, hydrophobic, usually optically transparent and biocompatible.

Mittels der Paryleneschicht kann die elektrische Schaltung vor schädigenden Umwelteinflüssen wie Feuchtigkeit, Staub, Korrosion, Dämpfen und Flüssigkeiten gewährleistet sein. Als Ausgangsmaterial für die Paryleneschicht wird zum Beispiel Di-p-Xylylen (Dimer) verwendet. Dieses wird zunächst verdampft und in einem Cracker in ein Monomer (p-Xylylen-Radikal) aufgespaltet. In einem Plasma-CVD-Reaktor (chemical vapor deposition) kondensiert das Gas auf der elektrischen Schaltung und polymerisiert dort zu einer transparenten Schutzhaut, der Paryleneschicht. Das Polymerisieren läuft dabei in Form einer Oberflächenpolymerisation ab, welche in einem Vakuum bei Raumtemperatur durchgeführt wird. Durch das Verdampfen des Ausgangsmaterials wird die Paryleneschicht gleichmäßig auf der elektrischen Schaltung ausgebildet. Nach dem Aufbringen der Paryleneschicht auf die elektrische Schaltung wird nachfolgend die Deckschicht auf die Paryleneschicht aufgebracht. Auf diese Weise ist eine stabile, beständige und fluiddichte Kapselung der elektrischen Schaltung realisiert.By means of the parylene layer, the electrical circuit can be damaged Environmental influences such as moisture, dust, corrosion, vapors and liquids can be guaranteed. As the starting material for the parylene layer, for example, di-p-xylylene (dimer) is used. This is first evaporated and split in a cracker into a monomer (p-xylylene radical). In a plasma CVD reactor (chemical vapor deposition), the gas condenses on the electrical circuit and polymerizes there to form a transparent protective skin, the parylene layer. The polymerization takes place in the form of a surface polymerization, which is carried out in a vacuum at room temperature. By evaporating the starting material, the parylene layer is uniformly formed on the electric circuit. After the parylene layer has been applied to the electrical circuit, the cover layer is subsequently applied to the parylene layer. In this way, a stable, stable and fluid-tight encapsulation of the electrical circuit is realized.

Alternativ ist vorgesehen, dass die Deckschicht als Paryleneschicht ausgebildet ist und unter der Paryleneschicht zumindest bereichsweise mindestens eine Grundschicht vorgesehen ist. In diesem Fall wird zunächst die mechanische Stabilität mittels der Grundschicht sichergestellt und anschließend die Deckschicht in Form der Paryleneschicht auf diese aufgebracht. Ebenso kann es natürlich vorgesehen sein, sowohl die Grundschicht, die Paryleneschicht als auch die Deckschicht auf die elektrische Schaltung aufzubringen. Auf diese Weise wird insbesondere die mechanische Stabilität der Schaltungsanordnung weiter erhöht. Dabei ist es vorgesehen, dass die Grundschicht unter der Paryleneschicht vorliegt. Die elektrische Schaltung wird also zunächst mit der mindestens einen Grundschicht versehen, auf welche anschließend die Paryleneschicht und die Deckschicht jeweils zumindest bereichsweise aufgetragen werden. Beispielsweise kann die Grundschicht aus demselben Material bestehen wie die Deckschicht. Auf diese Weise kann zunächst die elektrische Schaltung mittels der Grundschicht mit einer definierten Oberfläche versehen werden, auf welche die Paryleneschicht anschließend auf einfache Weise aufgebracht werden kann. Dies ist insbesondere vorteilhaft, weil die definierte Oberfläche im Wesentlichen glatt ausgebildet sein kann, womit die zur Herstellung einer zuverlässigen Abdichtung notwendige Dicke der Paryleneschicht verringert werden kann.Alternatively, it is provided that the cover layer is formed as a parylene layer and under the parylene layer at least in regions at least one base layer is provided. In this case, first of all the mechanical stability is ensured by means of the base layer and then the cover layer in the form of the parylene layer is applied to it. Likewise, it may of course be provided that both the base layer, the parylene layer and the cover layer are applied to the electrical circuit. In this way, in particular the mechanical stability of the circuit arrangement is further increased. It is provided that the base layer is present under the parylene layer. The electrical circuit is thus initially provided with the at least one base layer, on which the parylene layer and the cover layer are then applied at least in regions. For example, the base layer may consist of the same material as the cover layer. In this way, first of all the electrical circuit can be provided with a defined surface by means of the base layer, to which the parylene layer can subsequently be applied in a simple manner. This is particularly advantageous because the defined surface can be made substantially smooth, whereby the thickness of the parylene layer necessary for producing a reliable seal can be reduced.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die elektrische Schaltung mindestens einen Schaltungsträger, insbesondere ein Stanzgitter, eine Leiterplatte oder einen Hybrid-Schaltungsträger, und/oder mindestens ein elektrisches Bauteil aufweist. Üblicherweise ist das elektrische Bauteil auf dem Schaltungsträger angeordnet, insbesondere auf diesen aufgelötet, um sowohl eine Befestigung des Bauteils als auch seine elektrische Anbindung an den Schaltungsträger zu erreichen. Der Schaltungsträger kann beispielsweise in Form des Stanzgitters, der Leiterplatte oder des Hybrid-Schaltungsträgers vorliegen. Der Hybrid-Schaltungsträger ist dabei ein keramischer Schaltungsträger, auf welchen Leiterbahnen, Durchkontaktierungen, Passivierungsschichten und/oder Widerstände in einem Siebdruckverfahren aufgedruckt werden. Zu diesem Zweck werden spezielle Pasten verwendet, die dauerhaft mit dem keramischen Träger versintert werden. Anschließend kann auf den Hybrid-Schaltungsträger auf beliebige Weise das elektrische Bauteil aufgebracht werden, beispielsweise per SMD-Bestückung. Der Schaltungsträger kann auf einem Grundelement angeordnet beziehungsweise befestigt sein. Das Grundelement ist beispielsweise eine Kunststoffplatte. Das Grundelement kann Anschlüsse aufweisen, welche zum Beispiel durch Bonddrähte mit Anschlüssen der elektrischen Schaltung verbunden sind. Auf diese Weise kann die elektrische Anbindung der elektrischen Schaltung an eine weitere Vorrichtung realisiert sein. Die Bonddrähte sind dabei vorzugsweise ebenfalls von der parallelen Schicht und/oder der Deckschicht erfasst und somit vor äußeren Einflüssen geschützt.A development of the invention provides that the electrical circuit has at least one circuit carrier, in particular a stamped grid, a printed circuit board or a hybrid circuit carrier, and / or at least one electrical component. Usually, the electrical component is arranged on the circuit carrier, in particular soldered onto it, in order to achieve both an attachment of the component and its electrical connection to the circuit carrier. The circuit carrier may be in the form of the stamped grid, the printed circuit board or the hybrid circuit substrate, for example. The hybrid circuit carrier is a ceramic circuit carrier on which printed conductors, plated-through holes, passivation layers and / or resistors are printed in a screen printing process. For this purpose, special pastes are used, which are permanently sintered with the ceramic carrier. Subsequently, the electrical component can be applied to the hybrid circuit carrier in any desired manner, for example by SMD assembly. The circuit carrier can be arranged or fastened on a base element. The basic element is for example a plastic plate. The base member may include terminals which are connected, for example, by bonding wires to terminals of the electrical circuit. In this way, the electrical connection of the electrical circuit can be realized to a further device. The bonding wires are preferably also covered by the parallel layer and / or the cover layer and thus protected from external influences.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Deckschicht und/oder die Grundschicht aus einem Polymer, insbesondere einem Kunststoff, bestehen. Die Deckschicht beziehungsweise die Grundschicht sollen also das Polymer beziehungsweise den Kunststoff zumindest aufweisen. Dabei können dem Material der Deckschicht beziehungsweise Grundschicht Zusatzstoffe beigemengt sein, welche beispielsweise als Neutralisatoren dienen, um die korrodierende Wirkung eines Fluids zu neutralisieren. Das Polymer beziehungsweise der Kunststoff haben vor allem den Vorteil, dass sie vergleichsweise einfach zu verarbeiten sind. Sie können beispielsweise in einem Spritzgießverfahren auf die elektrische Schaltung aufgebracht werden.A development of the invention provides that the cover layer and / or the base layer consist of a polymer, in particular a plastic. The cover layer or the base layer should therefore at least have the polymer or the plastic. In this case, additives may be added to the material of the cover layer or base layer, which serve, for example, as neutralizers in order to neutralize the corrosive effect of a fluid. The polymer or the plastic have the particular advantage that they are relatively easy to work. For example, they can be applied to the electrical circuit in an injection molding process.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass mehrere Paryleneschichten, Deckschichten und/oder Grundschichten vorgesehen sind. Es liegt also nicht notwendigerweise lediglich eine Paryleneschicht, Deckschicht beziehungsweise Grundschicht vor. Vielmehr kann eine Vielzahl dieser Schichten vorgesehen sein. Zusätzlich können auch Zwischenschichten aufgebracht sein, also beispielsweise auf der elektrischen Schaltung zunächst eine Grundschicht, danach abwechselnd jeweils eine Paryleneschicht und eine Zwischenschicht und anschließend eine oder mehrere Deckschichten vorgesehen sein. Auf diese Weise lässt sich die mechanische Stabilität beziehungsweise die Dichtigkeit der Schaltungsanordnung erhöhen.A development of the invention provides that a plurality of parylene layers, cover layers and / or base layers are provided. Thus, it is not necessarily only a parylene layer, cover layer or base layer. Rather, a plurality of these layers can be provided. In addition, intermediate layers may also be applied, that is, for example, firstly a base layer on the electrical circuit, then alternately one parylene layer and one intermediate layer, and then one or more cover layers. In this way, the mechanical stability or the tightness of the circuit arrangement can be increased.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Steuergerät mit zumindest einer Schaltungsanordnung, insbesondere einer Schaltungsanordnung gemäß den vorstehenden Ausführungen, wobei die Schaltungsanordnung mindestens eine elektrische Schaltung aufweist, die zumindest bereichsweise mit einer Deckschicht versehen ist. Dabei soll unter der Deckschicht zumindest bereichsweise mindestens eine Paryleneschicht ausgebildet sein oder die Deckschicht als Paryleneschicht vorliegen und unter der Paryleneschicht zumindest bereichsweise mindestens eine Grundschicht vorgesehen sein. Auf diese Weise kann ein Steuergerät realisiert werden, welches keinen zusätzlichen Bauraum für ein Gehäuse benötigt, vergleichsweise preiswert hergestellt werden kann und beliebige Anpassungen der Geometrie zulässt. Es entfällt also sowohl das Gehäuse aus Metall als auch die geleeartige Masse, mit welchem das Steuergerät beziehungsweise die elektrische Schaltung der Schaltungsanordnung vergossen wird. Sowohl das Gehäuse als auch die Masse können selbstverständlich zusätzlich vorgesehen sein, um die Stabilität und/oder Dichtigkeit des Steuergeräts weiter zu erhöhen. Auch hier kann es selbstverständlich vorgesehen sein, die Grundschicht, die Paryleneschicht und die Deckschicht vorzusehen, um die mechanische Steifigkeit der Schaltungsanordnung beziehungsweise der elektrischen Schaltung zu verbessern und gleichzeitig eine gute Abdichtung zu erreichen.The invention further relates to a control device having at least one circuit arrangement, in particular a circuit arrangement according to the above embodiments, wherein the circuit arrangement has at least one electrical circuit which is at least partially provided with a cover layer. At least a parylene layer should be formed at least partially under the cover layer or the cover layer should be present as a parylene layer and at least one base layer should be provided under the parylene layer at least in some areas. In this way, a control unit can be realized, which does not require additional space for a housing, can be made comparatively inexpensive and allows any adjustments to the geometry. It thus eliminates both the metal housing and the jelly-like mass with which the control unit or the electrical circuit of the circuit is shed. Of course, both the housing and the mass may additionally be provided in order to further increase the stability and / or tightness of the control unit. It can of course also be provided here to provide the base layer, the parylene layer and the cover layer in order to improve the mechanical rigidity of the circuit arrangement or of the electrical circuit and simultaneously to achieve a good seal.

Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung einer Schaltungsanordnung, insbesondere einer Schaltungsanordnung gemäß den vorstehenden Ausführungen, wobei die Schaltungsanordnung mindestens eine elektrische Schaltung aufweist. Alternativ kann das Verfahren selbstverständlich auf die Herstellung eines Steuergeräts gemäß den vorstehenden Ausführungen gerichtet sein. Das Verfahren weist die Schritte Bereitstellen der Schaltungsanordnung sowie zumindest bereichsweises Beschichten der elektrischen Schaltung mit mindestens einer Paryleneschicht. Dabei ist vorgesehen, dass nach dem Beschichten mit der Paryleneschicht mindestens ein Bereich der Paryleneschicht zum Ausbilden einer Kontaktstelle mittels Lasereinwirkung entfernt wird und/oder mindestens ein Schaltungsträger mit einem weiteren Schaltungsträger und/oder einem elektrischen Bauteil elektrisch verbunden wird. Auf diese Weise soll eine elektrische Anbindung der elektrischen Schaltung realisiert werden.The invention also relates to a method for producing a circuit arrangement, in particular a circuit arrangement according to the preceding embodiments, wherein the circuit arrangement has at least one electrical circuit. Alternatively, the method may of course be directed to the manufacture of a control device according to the foregoing. The method comprises the steps of providing the circuit arrangement as well as at least partially covering the electrical circuit with at least one parylene layer. It is provided that, after coating with the parylene layer, at least one area of the parylene layer for forming a contact point is removed by means of laser action and / or at least one circuit carrier is electrically connected to a further circuit carrier and / or an electrical component. In this way, an electrical connection of the electrical circuit should be realized.

Die auf die elektrische Schaltung aufgebrachte Paryleneschicht weist Isolierwirkung auf. Das heißt, dass in dem Bereich, in welchem die Paryleneschicht vorliegt, keine unmittelbare elektrische Kontaktierung vorgenommen werden kann. Soll die elektrische Schaltung die Kontaktstelle aufweisen, um beispielsweise eine Steckkontaktierung zu ermöglichen, so wird die Paryleneschicht in diesem Bereich mittels Lasereinwirkung entfernt. Zusätzlich oder alternativ kann es auch vorgesehen sein, dass der Schaltungsträger mit dem weiteren Schaltungsträger beziehungsweise dem elektrischen Bauteil elektrisch verbunden werden soll. Das elektrische Bauteil kann beispielsweise ein Steckkontakt sein. In diesem Fall entfällt das Ausbilden der Kontaktstelle mittels Lasereinwirkung. Das Verbinden des Schaltungsträgers mit dem weiteren Schaltungsträger beziehungsweise dem elektrischen Bauteil soll nach dem Beschichten der Paryleneschicht durchgeführt werden. Bei dem Verbinden kann entweder zuvor die Kontaktstelle mittels Lasereinwirkung ausgebildet werden oder das Verbinden unmittelbar nach dem Beschichten mit der Paryleneschicht, also ohne Ausbilden der Kontaktstelle, durch geführt werden.The applied to the electrical circuit Paryleneschicht has insulating effect. This means that in the area in which the parylene layer is present, no direct electrical contact can be made. If the electrical circuit has the contact point in order, for example, to allow a plug-in contact, the parylene layer is removed in this area by means of laser action. Additionally or alternatively, it may also be provided that the circuit carrier is to be electrically connected to the further circuit carrier or the electrical component. The electrical component may be a plug contact, for example. In this case, the formation of the contact point by means of laser action is eliminated. The connection of the circuit carrier to the further circuit carrier or the electrical component should be carried out after the coating of the parylene layer. In the connection, either the contact point can be formed beforehand by means of laser action, or the connection can be performed immediately after the coating with the parylene layer, ie without forming the contact point.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Verbinden durch Verschweißen, insbesondere mittels Widerstandsschweißen oder Laserschweißen, erfolgt. Das Widerstandsschweißen wird durchgeführt, indem der Schaltungsträger mit dem weiteren Schaltungsträger beziehungsweise dem elektrischen Bauteil mittels einer Schweißzange derart zusammengedrückt wird, dass die Paryleneschicht verdrängt und somit ein unmittelbarer Kontakt zwischen den elektrischen Bauteilen hergestellt wird. Alternativ können Flanken der Schweißzange zum Durchdringen der Paryleneschicht ausgebildet sein. Durch die Ausbildung des elektrischen Kontakts läuft der Schweißvorgang des Widerstandsschweißens ab. Dabei ist es unerheblich, ob die zu verschweißenden Flächen von Schaltungsträger oder weiterem Schaltungsträger beziehungsweise elektrischem Bauteil verzinnt sind oder ob unmittelbar auf das Material derselben (beispielsweise Kupfer oder Kupferlegierung) geschweißt wird. Für das Durchführen des Laserschweißens ist es nicht notwendig, den elektrischen Kontakt zwischen den zu verbindenden Elementen herzustellen. Vielmehr müssen die beiden zu verbindenden Elemente lediglich spielfrei aufeinanderliegen. Dabei ist darauf zu achten, dass die zu verschweißenden Elemente aus einem Material bestehen, welches das Einkoppeln des Laserstrahls erlaubt. Beispielsweise muss dazu eine Verzinnung vorgesehen sein, da Kupfer üblicherweise einen zu hohen Reflektionsfaktor hat.A further development of the invention provides that the connection takes place by welding, in particular by means of resistance welding or laser welding. Resistance welding is carried out by compressing the circuit carrier with the further circuit carrier or the electrical component by means of welding tongs in such a way that the parylene layer is displaced and thus a direct contact between the electrical components is produced. Alternatively, flanks of the welding gun can be designed to penetrate the parylene layer. Due to the formation of the electrical contact, the welding process of resistance welding takes place. It is irrelevant whether the surfaces to be welded are tin-plated by the circuit carrier or further circuit carrier or electrical component or whether it is welded directly to the material of the same (for example copper or copper alloy). For performing the laser welding, it is not necessary to make the electrical contact between the elements to be connected. Rather, the two elements to be joined must rest on one another only without play. It is important to ensure that the elements to be welded consist of a material that allows the coupling of the laser beam. For example, a tinning must be provided for this because copper usually has too high a reflection factor.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass mindestens eine Eigenschaft der Paryleneschicht, insbesondere Dicke, Farbe und/oder Zusammensetzung, und/oder des Schaltungsträgers auf das Laserschweißen abgestimmt wird. Beispielsweise kann der Schaltungsträger ohne Verzinnung, also ohne Zinnschicht vorliegen. Um dennoch das Laserschweißen zu ermöglichen, kann die Eigenschaft der Paryleneschicht entsprechend angepasst werden. Die Eigenschaft wird dabei derart gewählt, dass das Einkoppeln des Laserstrahls begünstigt wird und somit das Laserschweißen durchführbar ist. Üblicherweise ist die Paryleneschicht farblos, sodass der Laserstrahl die Schicht durchdringt, ohne beeinflusst zu werden. In diesem Fall muss die Zinnschicht auf dem Schaltungsträger vorgesehen sein. Durch entsprechende Beimischungen kann die Paryleneschicht jedoch derart eingefärbt werden, dass die Durchführung des Verschweißens auch ohne Zinnschicht möglich ist.A development of the invention provides that at least one property of the parylene layer, in particular thickness, color and / or composition, and / or of the circuit carrier is tuned to the laser welding. For example, the circuit carrier may be present without tinning, ie without a tin layer. In order nevertheless to enable laser welding, the property of the parylene layer can be adapted accordingly. The property is chosen such that the coupling of the laser beam is favored and thus the laser welding is feasible. Usually, the parylene layer is colorless so that the laser beam penetrates the layer without being affected. In this case, the tin layer must be provided on the circuit carrier. By appropriate admixtures, however, the parylene layer can be colored in such a way that it is possible to carry out the welding even without a tin layer.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass eine Anschlussvorrichtung, insbesondere ein Steckverbinder, mit dem Schaltungsträger verbunden wird. Das Verbinden wird dabei vorzugsweise auf die vorstehend beschriebene Art und Weise durchgeführt, also durch Verschweißen, wobei Widerstandsschweißen oder Laserschweißen bevorzugt wird. Die Anschlussvorrichtung kann als elektrisches Bauteil im Sinne der vorstehenden Ausführungen verstanden werden. Die Anschlussvorrichtung dient dazu, eine elektrische Verbindung der elektrischen Schaltung beziehungsweise der Schaltungsanordnung zu weiteren Vorrichtungen auf einfache Weise herzustellen. Insbesondere ist die Anschlussvorrichtung als Steckverbinder ausgebildet, sodass eine lösbare Verbindung herstellbar ist.A development of the invention provides that a connection device, in particular a plug connector, is connected to the circuit carrier. The bonding is preferably carried out in the manner described above, ie by welding, resistance welding or laser welding being preferred. The connecting device can be understood as an electrical component in the sense of the above statements. The connection device serves to produce an electrical connection of the electrical circuit or the circuit arrangement to other devices in a simple manner. In particular, the connection device is designed as a connector, so that a detachable connection can be produced.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht ein zumindest bereichsweises Ausbilden mindestens einer Deckschicht auf der Paryleneschicht vor. Auf diese Weise wird die Stabilität beziehungsweise Beständigkeit gegen äußere Einflüsse verbessert. Zusätzlich oder alternativ kann es vorgesehen sein, dass unter der Paryleneschicht eine Grundschicht zumindest bereichsweise aufgebracht ist. So kann eine sehr stabile und steife Schaltungsanordnung mit guter Abdichtung gegen Fluide und dergleichen hergestellt werden.A further development of the invention provides for formation of at least one covering layer on the parylene layer at least in regions. In this way, the stability or resistance to external influences is improved. Additionally or alternatively, it can be provided that under the parylene layer, a base layer is applied at least partially. Thus, a very stable and rigid circuit arrangement with good sealing against fluids and the like can be produced.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Es zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to the embodiments illustrated in the drawing, without any limitation of the invention. Show it:

1 einen Bereich eines Steuergeräts mit einer Schaltungsanordnung, welche mindestens eine elektrische Schaltung aufweist nach einem ersten Herstellungsschritt, 1 a region of a control device having a circuit arrangement which has at least one electrical circuit after a first production step,

2 das Steuergerät nach einem zweiten Herstellungsschritt, und 2 the controller after a second manufacturing step, and

3 das Steuergerät nach einem dritten Herstellungsschritt. 3 the controller after a third manufacturing step.

Die 1 zeigt einen Bereich eines Steuergeräts 1 nach einem ersten Herstellungsschritt. Das Steuergerät 1 weist dabei eine Schaltungsanordnung 2 auf, welche aus einer elektrischen Schaltung 3 und einem Grundelement 4 besteht. Die elektrische Schaltung 3 besteht dabei aus einem Schaltungsträger 5, welcher als Hybrid-Schaltungsträger beziehungsweise Mikrohybrid ausgebildet ist. Auf dem Schaltungsträger 5 sind ein oder mehrere elektrische Bauteile (hier nicht dargestellt) befestigt und elektrisch mit dem Schaltungsträger 5 verbunden. Die elektrische Schaltung 3 umfasst auch Bonddrähte 6, welche einer elektrischen Verbindung des Schaltungsträgers 5 mit Kontakten 7 dienen. Letztere sind beispielsweise als Stanzgitterfahnen oder Pins ausgebildet. Die Kontakte 7 können jedoch auch als Leitungen einer Flexfolie vorliegen. Die Kontakte 7 werden wie dargestellt mit dem Grundelement 4 verbunden und an diesem befestigt. Auch der Schaltungsträger 5 wird auf dem Grundelement 4 fixiert. Anschließend werden die Bonddrähte 6 angebracht, um die elektrische Verbindung zwischen dem Schaltungsträger 5 und den Kontakten 7 herzustellen. Über die Kontakte 7 kann der Schaltungsträger 5 an externe Vorrichtungen elektrisch angeschlossen werden.The 1 shows a portion of a controller 1 after a first manufacturing step. The control unit 1 has a circuit arrangement 2 on which from an electrical circuit 3 and a primitive 4 consists. The electrical circuit 3 consists of a circuit carrier 5 , which is designed as a hybrid circuit carrier or micro-hybrid. On the circuit board 5 are one or more electrical components (not shown here) attached and electrically connected to the circuit carrier 5 connected. The electrical circuit 3 also includes bonding wires 6 , which is an electrical connection of the circuit carrier 5 with contacts 7 serve. The latter are designed, for example, as punched grid lugs or pins. The contacts 7 However, they can also be present as lines of a flex foil. The contacts 7 become as shown with the primitive 4 connected and attached to this. Also the circuit carrier 5 will be on the primitive 4 fixed. Subsequently, the bonding wires 6 attached to the electrical connection between the circuit board 5 and the contacts 7 manufacture. About the contacts 7 can the circuit carrier 5 be electrically connected to external devices.

Die 2 zeigt den Bereich des Steuergeräts 1 nach einem zweiten Herstellungsschritt. In diesem wird die elektrische Schaltung 3, welche insbesondere auch die Bonddrähte 6 umfasst, mit einer Paryleneschicht 8 abgedeckt. Vorzugsweise umhüllt die Paryleneschicht 8 die elektrische Schaltung 3 vollständig und legt dabei zumindest bereichsweise auch auf dem Grundelement 4 und den Kontakten 7 vor, die ebenfalls der elektrischen Schaltung 3 zugeordnet werden können. Die Paryleneschicht 8 wird dabei mit einer Schichtdicke von 100 nm bis 50 μm, vorzugsweise etwa 10 μm bis etwa 30 μm aufgetragen. Die Paryleneschicht 8 dient zur Realisierung eines Spanschutzes beziehungsweise zur Abdichtung der elektrischen Schaltung 3 gegenüber einem Fluid.The 2 shows the area of the control unit 1 after a second manufacturing step. This is the electrical circuit 3 , which in particular also the bonding wires 6 includes, with a parylene layer 8th covered. Preferably, the parylene layer envelops 8th the electrical circuit 3 completely and at least partially places it on the basic element 4 and the contacts 7 above, which is also the electrical circuit 3 can be assigned. The parylene layer 8th is applied with a layer thickness of 100 nm to 50 microns, preferably about 10 microns to about 30 microns. The parylene layer 8th serves to realize a chip protection or for sealing the electrical circuit 3 towards a fluid.

Die 3 zeigt das Steuergerät nach einem dritten Herstellungsschritt. In diesem wird auf die Paryleneschicht 8 eine Deckschicht 9 aufgebracht. Dabei ist es nicht notwendig, dass die gesamte Paryleneschicht 8 von der Deckschicht 9 bedeckt wird. Vielmehr kann es vorgesehen sein, lediglich einen Bereich der Paryleneschicht 8 mit der Deckschicht 9 zu versiegeln. Umgekehrt kann es selbstverständlich auch der Fall sein, dass die Paryleneschicht 8 einen kleineren Bereich der elektrischen Schaltung 3 abdeckt als die Deckschicht 9. Die Deckschicht 9 besteht vorzugsweise aus einem Polymer, insbesondere einem Kunststoff. Sie kann beispielsweise in Form einer Moldmasse aufgetragen werden, die elektrische Schaltung 3 wird also ummoldet. Mittels der Deckschicht 9 wird ein Schutz gegen mechanische Einflüsse, wie beispielsweise Vibrationen oder durch eine Fluidströmung verursachte Kräfte bewirkt. Durch die Kombination der Paryleneschicht 8 und der Deckschicht 9 wird eine Schaltungsanordnung 2 realisiert, welche sowohl mechanisch stabil als auch zuverlässig gegen äußere Einflüsse abgedichtet ist.The 3 shows the controller after a third manufacturing step. This one is on the parylene layer 8th a cover layer 9 applied. It is not necessary that the entire parylene layer 8th from the topcoat 9 is covered. Rather, it can be provided only one area of the parylene layer 8th with the topcoat 9 to seal. Conversely, it can of course also be the case that the parylene layer 8th a smaller area of the electrical circuit 3 covering as the cover layer 9 , The cover layer 9 preferably consists of a polymer, in particular a plastic. It can be applied for example in the form of a molding compound, the electrical circuit 3 is ummoldet so. By means of the cover layer 9 a protection against mechanical influences, such as vibrations or caused by a fluid flow forces is effected. By combining the parylene layer 8th and the topcoat 9 becomes a circuit arrangement 2 realized, which is both mechanically stable and reliable sealed against external influences.

Werden während des zweiten Herstellungsschritts auch die Kontakte 7 vollflächig mit der Paryleneschicht 8 versehen, so müssen auf den Kontakten 7 nachfolgend Kontaktstellen 10 (in 3 beispielhaft angedeutet) von der Paryleneschicht 8 befreit werden, bevor eine elektrische Kontaktierung der elektrischen Schaltung 3 über die Kontakte 7 herstellbar ist. Das Entfernen der Paryleneschicht 8 im Bereich der Kontaktstellen 10 wird vorzugsweise mittels Lasereinwirkung erreicht. Dabei erfolgt das Entfernen der Paryleneschicht insbesondere nach dem Beschichten mit der Paryleneschicht 8 und vor dem Ausbilden der Deckschicht 9.Be during the second manufacturing step, the contacts 7 full surface with the parylene layer 8th provided, so must on the contacts 7 below contact points 10 (in 3 indicated by way of example) of the parylene layer 8th be freed before an electrical contact of the electrical circuit 3 about the contacts 7 can be produced. Removing the parylene layer 8th in the area of contact points 10 is preferably achieved by means of laser action. In this case, the parylene layer is removed, in particular after coating with the parylene layer 8th and before forming the cover layer 9 ,

Claims (10)

Schaltungsanordnung (2) mit mindestens einer elektrischen Schaltung (3), die zumindest bereichsweise mit einer Deckschicht (9) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass unter der Deckschicht (9) zumindest bereichsweise mindestens eine Paryleneschicht (8) ausgebildet ist oder dass die Deckschicht (9) als Paryleneschicht (8) vorliegt und unter der Paryleneschicht (8) zumindest bereichsweise mindestens eine Grundschicht vorgesehen ist.Circuit arrangement ( 2 ) with at least one electrical circuit ( 3 ), which at least partially with a cover layer ( 9 ), characterized in that under the cover layer ( 9 ) at least in regions at least one parylene layer ( 8th ) or that the cover layer ( 9 ) as a parylene layer ( 8th ) and below the parylene layer ( 8th ) at least partially, at least one base layer is provided. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Schaltung (3) mindestens einen Schaltungsträger (5), insbesondere ein Stanzgitter, eine Leiterplatte oder einen Hybrid-Schaltungsträger, und/oder mindestens ein elektrisches Bauteil aufweist.Circuit arrangement according to Claim 1, characterized in that the electrical circuit ( 3 ) at least one circuit carrier ( 5 ), in particular a stamped grid, a printed circuit board or a hybrid circuit carrier, and / or at least one electrical component. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (9) und/oder die Grundschicht aus einem Polymer, insbesondere aus einem Kunststoff, bestehen.Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the cover layer ( 9 ) and / or the base layer of a polymer, in particular of a plastic. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Paryleneschichten (8), Deckschichten (9) und/oder Grundschichten vorgesehen sind.Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of parylene layers ( 8th ), Cover layers ( 9 ) and / or base layers are provided. Steuergerät (1) mit zumindest einer Schaltungsanordnung (2), insbesondere einer Schaltungsanordnung (2) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schaltungsanordnung (2) mindestens eine elektrische Schaltung (3) aufweist, die zumindest bereichsweise mit einer Deckschicht (9) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass unter der Deckschicht (9) zumindest bereichsweise mindestens eine Paryleneschicht (8) ausgebildet ist oder dass die Deckschicht (9) als Paryleneschicht (8) vorliegt und unter der Paryleneschicht (8) zumindest bereichsweise mindestens eine Grundschicht vorgesehen ist.Control unit ( 1 ) with at least one circuit arrangement ( 2 ), in particular a circuit arrangement ( 2 ) according to one or more of the preceding claims, wherein the circuit arrangement ( 2 ) at least one electrical circuit ( 3 ), which at least partially with a cover layer ( 9 ), characterized in that under the cover layer ( 9 ) at least in regions at least one parylene layer ( 8th ) or that the cover layer ( 9 ) as a parylene layer ( 8th ) and below the parylene layer ( 8th ) at least partially, at least one base layer is provided. Verfahren zur Herstellung einer Schaltungsanordnung (2), insbesondere einer Schaltungsanordnung (2) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Schaltungsanordnung (2) mindestens eine elektrische Schaltung (3) aufweist, mit den Schritten: – Bereitstellen der Schaltungsanordnung (2), und – zumindest bereichsweises Beschichten der elektrischen Schaltung (3) mit mindestens einer Paryleneschicht (8), dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Beschichten mit der Paryleneschicht (8) mindestens ein Bereich der Paryleneschicht (8) zum Ausbilden einer Kontaktstelle (10) mittels Lasereinwirkung entfernt wird und/oder mindestens ein Schaltungsträger (5) mit einem weiteren Schaltungsträger und/oder einem elektrischen Bauteil elektrisch verbunden wird.Method for producing a circuit arrangement ( 2 ), in particular a circuit arrangement ( 2 ) according to one or more of claims 1 to 4, wherein the circuit arrangement ( 2 ) at least one electrical circuit ( 3 ), comprising the steps of: - providing the circuit arrangement ( 2 ), and - at least partially covering the electrical circuit ( 3 ) with at least one parylene layer ( 8th ), characterized in that after coating with the parylene layer ( 8th ) at least a portion of the parylene layer ( 8th ) for forming a contact point ( 10 ) is removed by means of laser action and / or at least one circuit carrier ( 5 ) is electrically connected to a further circuit carrier and / or an electrical component. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbinden durch Verschweißen, insbesondere mittels Widerstandsschweißen oder Laserschweißen, erfolgt.A method according to claim 6, characterized in that the connection by welding, in particular by means of resistance welding or laser welding takes place. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Eigenschaft der Paryleneschicht (8), insbesondere Dicke, Farbe und/oder Zusammensetzung, und/oder des Schaltungsträgers (5) auf das Laserschweißen abgestimmt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least one property of the parylene layer ( 8th ), in particular thickness, color and / or composition, and / or the circuit substrate ( 5 ) is tuned to the laser welding. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anschlussvorrichtung, insbesondere ein Steckverbinder, mit dem Schaltungsträger (5) verbunden wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a connecting device, in particular a plug connector, with the circuit carrier ( 5 ) is connected. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein zumindest bereichsweises Ausbilden mindestens einer Deckschicht (9) auf der Paryleneschicht (8).Method according to one of the preceding claims, characterized by forming at least one region of at least one cover layer ( 9 ) on the parylene layer ( 8th ).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP2709151A1 (en) * 2012-09-18 2014-03-19 Rudolf Heicks Electronic assembly with a three-dimensional injection-moulded electronic circuit carrier

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