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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leiterplattenanordnung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Seit jeher werden erhebliche Anstrengungen im Stand der Technik unternommen, die Baugröße und die Kosten elektronischer Schaltungen, insbesondere von Steuergeräten in Kraftfahrzeugen, zu reduzieren und gleichzeitig ein hohes Maß an Flexibilität hinsichtlich der Adaptierbarkeit derselben an die jeweiligen Einbauerfordernisse zu gewähren. Die Druckschrift
DE 10 2007 046 493 A1 schlägt hierzu vor, dreidimensionale Schaltungsträgerstrukturen zu schaffen, die flexibel an variierende Anforderungen anpassbar sind und eine hohe Integrationsdichte bei gleichzeitig niedrigen Kosten ermöglicht.
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Um ein insbesondere robustes Steuergerät zu schaffen, wird in der Druckschrift
DE 199 55 603 C1 vorgeschlagen, Leiter in einen Leitungsträger, z. B. aus Kunststoff einzubetten, wobei der Leitungsträger der Einbausituation anpassbar ist.
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Ausgehend hiervon liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine alternative Leiterplattenanordnung vorzuschlagen, welche die Herstellung eines flexibel auf die jeweiligen Installationserfordernisse angepassten und insbesondere robusten Steuergeräts für ein Kraftfahrzeug ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Vorgeschlagen wird erfindungsgemäß eine Leiterplattenanordnung für ein elektronisches Steuergerät, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, wobei die Leiterplattenanordnung eine erste Leiterplatte und wenigstens eine die erste Leiterplatte elektrisch kontaktierende zweite Leiterplatte aufweist, wobei ein Ankontaktierbereich, insbesondere an einer Stirnseite der ersten Leiterplatte, in welchem die erste an eine zweite Leiterplatte elektrisch ankontaktiert ist, mit einem Umspritzmaterial umspritzt ist.
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Vorgeschlagen wird erfindungsgemäß weiterhin eine Leiterplattenanordnung, wobei eine an der ersten Leiterplatte gebildete elektronische Schaltung stoffschlüssig mit wenigstens einem Ankontaktierbereich, insbesondere mit sämtlichen Ankontaktierbereichen umspritzt ist.
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Vorgeschlagen wird erfindungsgemäß auch eine Leiterplattenanordnung, wobei die erste und/oder die zweite Leiterplatte in einem umspritzten Ankontaktierbereich ein Ankerelement, insbesondere eine Durchgangsöffnung, in der Leiterplatte aufweist.
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Bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform der Leiterplattenanordnung weist die erste Leiterplatte eine elektronische Schaltung in Form einer Steuerschaltung auf und/oder die wenigstens eine zweite Leiterplatte ist zur Anbindung der Steuerschaltung an eine Peripheriekomponente ausgebildet.
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Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform der Leiterplattenanordnung ist die elektronische Schaltung innerhalb des Umspritzmaterials von einem gegenüber dem Umspritzmaterial separat gebildeten Gehäuseelement gekapselt, insbesondere einer Kunststoffhaube.
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Bei noch einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform der Leiterplattenanordnung sind die erste und die wenigstens eine zweite Leiterplatte untereinander mechanisch verbunden, insbesondere im Ankontaktierbereich.
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Gemäß einem Aspekt der erfindungsgemäßen Leiterplattenanordnung erstrecken sich die erste und die wenigstens eine zweite Leiterplatte, insbesondere sämtliche, zueinander benachbart gemeinsam flächig.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der erfindungsgemäßen Leiterplattenanordnung erstreckt sich die wenigstens eine zweite Leiterplatte stirnseitig von der ersten Leiterplatte weg, insbesondere sämtliche zweite Leiterplatten.
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Vorgeschlagen wird erfindungsgemäß auch eine Leiterplattenanordnung, wobei sich wenigstens eine zweite Leiterplatte, welche sich von der ersten Leiterplatte wegerstreckt, hinsichtlich des Verfahrens zu ihrer Herstellung von der ersten Leiterplatte unterscheidet.
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Vorgeschlagen wird erfindungsgemäß weiterhin eine Leiterplattenanordnung, wobei sich wenigstens zwei zweite Leiterplatten, welche sich von der ersten Leiterplatte wegerstrecken, hinsichtlich des Verfahrens zu ihrer Herstellung von einander unterscheiden.
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Bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform der Leiterplattenanordnung sind die erste Leiterplatte und die wenigstens eine zweite Leiterplatte an jeweiligen Stirnseiten aneinander elektrisch ankontaktiert.
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Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform der Leiterplattenanordnung weisen die erste und die wenigstens eine zweite Leiterplatte, insbesondere sämtliche zweite Leiterplatten jeweils Eingriffselemente auf, insbesondere mittels des Leiterplatten-Trägermaterials der jeweiligen Leiterplatte gebildete Eingriffselemente, wobei ein Eingriffselement insbesondere zur elektrischen Kontaktierung von erster und zweiter Leiterplatte im Ankontaktierbereich vorgesehen ist.
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Bei noch einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform der Leiterplattenanordnung sind die stirnseitigen Eingriffselemente von erster und zweiter Leiterplatte als ineinander greifende, insbesondere komplementär gebildete Eingriffselemente gebildet, insbesondere als Eingriffselemente, welche sich in der jeweiligen Leiterplattenebene erstrecken.
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Gemäß einem Aspekt der erfindungsgemäßen Leiterplattenanordnung bildet ein stirnseitiges Eingriffselement mehrere, insbesondere diskrete, elektrische Ankontaktierstellen aus, insbesondere sämtliche Eingriffselemente.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der erfindungsgemäßen Leiterplattenanordnung sind die erste Leiterplatte und die wenigstens eine zweite Leiterplatte mit jeweiligen stirnseitigen Leiterplattenbereichen im Ankontaktierbereich übereinander liegend stoffschlüssig umspritzt.
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Gemäß noch einem weiteren Aspekt der erfindungsgemäßen Leiterplattenanordnung schließen die erste und die wenigstens zweite Leiterplatte im umspritzten Ankontaktierbereich miteinander einen Winkel ein, insbesondere einen stumpfen Winkel.
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Vorgeschlagen wird erfindungsgemäß auch ein Steuergerät, insbesondere ein Getriebesteuergerät, mit einer erfindungsgemäßen Leiterplattenanordnung.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnungen, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.
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Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 exemplarisch eine Leiterplattenanordnung gemäß einer möglichen Ausführungsform der Erfindung in einer Draufsicht und einer Seitenansicht;
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2 und 3 exemplarisch mögliche Ausführungsformen eines Ankontaktierbereichs einer Leiterplattenanordnung gemäß der Erfindung in jeweils einer Draufsicht;
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4 und 5 exemplarisch weitere mögliche Ausführungsformen eines Ankontaktierbereichs einer Leiterplattenanordnung gemäß der Erfindung in jeweils einer Draufsicht, wobei 5 auch eine Seitenansicht zeigt;
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6 exemplarisch eine Leiterplattenanordnung gemäß einer weiteren möglichen Ausführungsform der Erfindung in einer Draufsicht und einer Seitenansicht; und
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7 exemplarisch eine Leiterplattenanordnung gemäß einer weiteren möglichen Ausführungsform der Erfindung in einer Draufsicht und zwei Varianten in je einer Seitenansicht.
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In den nachfolgenden Figurenbeschreibungen sind gleiche Elemente bzw. Funktionen mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die 1 bis 7 zeigen exemplarisch jeweils eine erfindungsgemäße Leiterplattenanordnung 1, welche zur Bildung eines elektronischen Steuergeräts 2, insbesondere eines Getriebesteuergeräts, jeweils für ein Kraftfahrzeug vorgesehen ist. Mittels einer erfindungsgemäßen Leiterplattenanordnung 1 kann allgemein ein elektronisches Gerät gebildet werden.
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Die Leiterplattenanordnung 1 weist zwei oder mehrere, i. e. eine Vielzahl elektrisch an einander ankontaktierter Leiterplatten 3 auf, wobei insbesondere eine erste Leiterplatte 3a an eine zweite Leiterplatte 3b und insbesondere an eine Mehrzahl zweiter Leiterplatten 3b elektrisch ankontaktiert ist. Erfindungsgemäß weist die erste Leiterplatte 3a der Vielzahl von Teil-Leiterplatten bzw. Leiterplatten 3 eine elektronische Steuerschaltung 4 auf und weiterhin insbesondere eine Steuerschaltung zur Bildung des oben erwähnten Steuergeräts 2. Die erste Leiterplatte 3a ist hierbei mit den elektronischen Komponenten 5 der elektronischen Schaltung 4 bestückt und vorzugsweise als hochintegrationsfähige Leiterplatte, z. B. als HDI-Leiterplatte (High-Density-Interconnect-Leiterplatte) mit insbesondere sehr feinen Leiterbahnstrukturen gebildet. Allgemein ist die erste Leiterplatte 3a z. B. als Multilayer-Leiterplatte, insbesondere mit einem Trägermaterial auf Epoxidharzbasis, gebildet, insbesondere als FR4-Leiterplatte. Weitere Leiterplatten-Trägermaterialien oder Ausbildungsformen der ersten Leiterplatte 3a, insbesondere unter Verwendung steifer Trägermaterialien, sind daneben selbstverständlich denkbar.
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Weiterhin weist die Leiterplattenanordnung 1 erfindungsgemäß wenigstens eine zweite Leiterplatte 3b der Vielzahl von Leiterplatten 3 auf, welche jeweils dazu ausgebildet ist, die Steuerschaltung 4 bzw. die erste Leiterplatte 3a zu vernetzen, insbesondere an eine Peripheriekomponente des Steuergeräts 2 anzubinden, i. e. elektrisch. Vorliegend wird die Vielzahl von Leiterplatten 3 vorzugsweise ausschließlich durch die erste 3a und die Gesamtheit der derartigen zweiten Leiterplatten 3b gebildet.
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Die wenigstens eine zweite Leiterplatte 3b ist hierbei z. B. eine einfache und kostengünstige Standard-Leiterplatte, z. B. eine einlagige Leiterplatte oder auch eine mehrlagige, welche gegenüber den Leiterbahnstrukturen der ersten Leiterplatte 3a insbesondere gröbere Strukturen, z. B. eine niedrige Integrationsdichte, aufweist.
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Die wenigstens eine zweite Leiterplatte 3b ist z. B. ebenfalls mittels eines steifen Trägermaterials, insbesondere einem Epoxidharz-Material, und weiterhin insbesondere FR4, gebildet. Alternativ sind daneben auch andere Ausbildungsmöglichkeiten der wenigstens einen zweiten Leiterplatte 3b denkbar.
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Die wenigstens eine zweite Leiterplatte 3b ist insbesondere zur Leitungsführung ausgebildet, i. e. zur Führung von Strömen und Signalen hin zu an die elektronische Schaltung bzw. Steuerschaltung 4 elektrisch anzubindenden Peripheriekomponenten bzw. von diesen weg. Eine erfindungsgemäße zweite Leiterplatte 3b ist z. B. zur Anbindung der Schaltung 4 an Peripheriekomponenten in Form von z. B. Steckern und/oder Sensoren vorgesehen und z. B. vierlagig gebildet, Bezugszeichen 3b'. Eine weitere zweite Leiterplatte 3b ist z. B. zur Anbindung der Steuerschaltung 4 an Peripheriekomponenten in z. B. Form von Ventilen vorgesehen und z. B. ebenfalls vierlagig gebildet, Bezugszeichen 3b''. Eine weitere zweite Leiterplatte 3b dient z. B. der Anbindung an eine Peripheriekomponente in Form einer Leistungselektronik, i. e. eine Powerbox, Bezugszeichen 3b'''. Diese zweite Leiterplatte 3b''' ist insofern insbesondere z. B. zur Führung von Leistungsströmen ausgebildet, z. B. einlagig.
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Hinsichtlich der Fertigungstechnik bzw. des Fertigungsverfahrens zu ihrer Herstellung unterscheidet sich hierbei die wenigstens eine zweite Leiterplatte 3b von der ersten Leiterplatte 3a. Zur Herstellung der Leiterplatte 3a wird z. B. ein im Vergleich mit der Leiterplatte 3b deutlich aufwändigeres Herstellungsverfahren angewendet, z. B. ein Verfahren, dessen Anzahl an Verfahrensschritten die des Verfahrens zur Herstellung der zweiten Leiterplatte insbesondere z. B. übersteigt, z. B. deutlich.
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Erfindungsgemäß unterscheiden sich auch wenigstens zwei zweite Leiterplatten 3b der Vielzahl von Leiterplatten 3 hinsichtlich des Fertigungsverfahrens bzw. der Fertigungstechnik zu ihrer Herstellung von einander. Z. B. ist eine der zweiten Leiterplatten 3b zur Führung von Kleinsignalströmen ausgebildet, z. B. o. a. zweite Leiterplatte 3b' zur Anbindung von Sensorik, währende eine weitere der zweiten Leiterplatten 3b zur Führung der Leistungsströme ausgebildet ist, z. B. o. a. zweite Leiterplatte 3b''' zur Anbindung einer Leistungselektronik. Eine solche Leiterplatte weist z. B. Kupfer-Inlays bzw. Leiter mit einem vergrößerten Querschnitt auf und bedingt z. B. ein gegenüber der weiteren zweiten Leiterplatte 3b' unterschiedliches Fertigungsverfahren.
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Um ein hochflexibel anpassbares Design eines Steuergeräts 2 mittels der erfindungsgemäßen Leiterplattenanordnung 1 zu ermöglichen, ist vorgesehen, dass sich sämtliche zweite Leiterplatten 3b stirnseitig von der ersten Leiterplatte 3a wegerstrecken, i. e. an jeweils einer Stirnseite 5a der ersten Leiterplatte 3a, z. B. Stoß an Stoß. Der Begriff stirnseitig bezeichnet hierbei eine Anordnung benachbart zu den kleinflächigen bzw. schmalen Umfangsseiten der Leiterplatten 3a bzw. 3b. Durch die zentrale Anordnung der ersten Leiterplatte 3a bzw. der Steuerschaltung 4 können die zweiten Leiterplatten 3b zur Anbindung von Peripheriekomponenten vorteilhaft um die erste Leiterplatte 3a herum platziert werden, so dass in Abhängigkeit der anzubindenden Peripheriekomponenten und der Einbausituation entsprechend adaptierte zweite Leiterplatten 3b jeweils mit der ersten Leiterplatte 3a verbunden werden können, i. e. die jeweils günstigste Leiterplatte 3b kann je Anbindungsaufgabe ausgewählt und hochflexibel in den Leiterplattenverbund integriert werden.
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Die erste 3a und die wenigstens eine zweite 3b Leiterplatte, i. e. die erste 3a und sämtliche zweite Leiterplatten 3b, erstrecken sich hierbei vorzugsweise zueinander benachbart gemeinsam flächig, derart, dass sich eine sehr flache Leiterplattenanordnung 1 bilden lässt, oder alternativ in einem Winkel zueinander. Die Leiterplatten 3a, 3b erstrecken sich im Fall der bevorzugten gemeinsamen flächigen Erstreckung im Wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene, i. e. mit ihren jeweiligen Leiterplattenebenen. Mittels der Vielzahl von Leiterplatten 3, i. e. von Teil-Leiterplatten, ist erfindungsgemäß insbesondere eine einstückige Leiterplatte gebildet. Deren flächige Erstreckung übersteigt z. B. die der jeweiligen Teil-Leiterplatten 3a, 3b.
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Erfindungsgemäß ist wenigstens eine zweite, insbesondere sämtliche, sich von der ersten Leiterplatte 3a weg erstreckende Leiterplatte 3b an die erste Leiterplatte 3a elektrisch ankontaktiert, i. e. dauerhaft. Vorzugsweise sind die erste Leiterplatte 3a und die wenigstens eine zweite Leiterplatte 3b, insbesondere an Stirnseiten 6a, 6b derselben, hierbei auch mechanisch miteinander verbunden, insbesondere einander mittels der Verbindung auch elektrisch kontaktierend. Vorgesehen ist hierbei erfindungsgemäß, dass die erste 3a und die zweite 3b Leiterplatte jeweils an einer einzigen Stirnseite 6a, 6b jeweils derselben elektrisch bzw. mechanisch verbunden sind.
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Die 2 bis 4 zeigen verschiedene erfindungsgemäße Leiterplattenanordnungen 1, welche sich hinsichtlich der elektrischen und/oder mechanischen Verbindung von erster 3a und zweiter 3b Leiterplatte unterscheiden. Bei den in 2 und 3 gezeigten Beispielen weisen die erste 3a und die wenigstens eine zweite 3b Leiterplatte, insbesondere z. B. sämtliche zweite Leiterplatten 3b, jeweils korrespondierende stirnseitige Eingriffselemente 7a, 7b auf, i. e. zur Verbindung untereinander, wobei ein Eingriffselement 7a, 7b, insbesondere sämtliche, zur elektrischen Verbindung von erster 3a und zweiter Leiterplatte 3b vorgesehen ist.
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Mittels derartiger Eingriffselemente 7a, 7b wird erfindungsgemäß vorteilhaft eine große Kontaktfläche zwischen der ersten 3a und der jeweiligen zweiten 3b Leiterplatte zur Verfügung gestellt, i. e. an jeweils zum gegenseitigen Eingriff vorgesehenen Umfangsabschnitten 8a, 8b der Eingriffselemente 7a, 7b. Durch eine korrespondierende Formgebung derselben kann zudem eine mechanische Verbindung der Leiterplatten 3a, 3b zumindest unterstützt oder z. B. vorteilhaft durch Formschluss erzielt werden.
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Die stirnseitigen Eingriffselemente 7a, 7b von erster 3a und zweiter 3b Leiterplatte sind vorzugsweise integral mit der jeweiligen Leiterplatte 3a bzw. 3b gebildet, insbesondere mittels des bzw. durch das Leiterplattenträgermaterial(s), und vorzugsweise als ineinander greifende, insbesondere korrespondierend bzw. komplementär gebildete Eingriffselemente 7a, 7b. Die stirnseitigen Eingriffselemente 7a, 7b erstrecken sich hierbei jeweils insbesondere in der Leiterplattenebene der jeweiligen Leiterplatte 3a bzw. 3b.
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Zur Herstellung einer jeweils derart gebildeten ersten 3a oder zweiten 3b Leiterplatte werden z. B. Materialaussparungen in die jeweilige Leiterplatte 3a bzw. 3b gearbeitet, i. e. stirnseitig, z. B. durch ein spanendes Verfahren, z. B. durch Fräsen. Vorgesehen ist erfindungsgemäß insbesondere die Bildung von Eingriffselementen 7a, 7b in Form einer Zahn- oder Zinkenstruktur, insbesondere in der Art einer Nut- und Feder-Verbindung, z. B. 2 oder 3. Hierbei können Nut- und Federelemente im Wesentlichen beliebige zur Verbindung geeignete Form einnehmen.
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Zur elektrischen Verbindung einer zweiten 3b mit der ersten 3a Leiterplatte, insbesondere in einem Ankontaktierbereich 9, welcher z. B. einem mechanischen Verbindungsbereich entspricht, ist erfindungsgemäß vorgesehen, die stirnseitigen Umfangsabschnitte 8a, 8b der jeweiligen Eingriffselemente 7a, 7b, z. B. eines Eingriffselements in Form eines Zahnes bzw. einer Feder oder allgemein eines Vorsprungs, welche zur Ankontaktierung an der jeweils anderen Leiterplatte 3a bzw. 3b vorgesehen sind, leitfähig auszubilden, z. B. zu metallisieren, z. B. 2, wobei die so gebildeten leitfähigen Umfangsabschnitte 8a, 8b an Leiterstrukturen der jeweiligen Leiterplatte 3a, 3b geeignet angebunden sind.
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Die derart ausgebildeten Eingriffselemente 7a, 7b greifen zur Bildung der erfindungsgemäßen Leiterplattenanordnung 1 ineinander, z. B. formschlüssig, wobei vorgesehen ist, die Eingriffselemente 7a, 7b dauerhaft mechanisch und elektrisch kontaktierend zu verbinden, z. B. durch stoffschlüssige Verbindung leitfähiger Umfangsabschnitte 8a, 8b.
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Erfindungsgemäß ist bevorzugt vorgesehen, z. B. 3, dass ein einzelnes Eingriffselement 7a, 7b mehrere, insbesondere diskrete, elektrische Ankontaktierstellen 10a, 10b ausbildet, insbesondere sämtliche Eingriffselemente 7a, 7b der ersten 3a und/oder wenigstens einen zweiten 3b Leiterplatte. Durch die Vielzahl solcher Kontaktstellen 10a, 10b kann die Verbindung der ersten 3a und zweiten 3b Leiterplatte einen hohen Signaldurchsatz problemlos ermöglichen, bzw. eine Vielzahl von Strömen leiten. Die Mehrzahl diskreter Ankontaktierstellen 10a, 10b ist an einem Eingriffselement 7a, 7b insbesondere jeweils an dem stirnseitigen, zur Kontaktierung vorgesehenen Umfangsabschnitt 8a, 8b gebildet.
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Zur Bildung der Mehrzahl der Ankontaktierstellen 10a, 10b, insbesondere von mehr als zwei Ankontaktierstellen 10a, 10b je Eingriffselement 7a, 7b, wird erfindungsgemäß beispielsweise eine zuvor an einem Umfangsabschnitt 8a, 8b durchgängig aufgebrachte leitfähige Schicht elektrisch isolierend unterbrochen, vorteilhaft insbesondere jeweils durch wenigstens eine insbesondere stirnseitige Materialaussparung 11, z. B. eine Bohrung oder Anfräsung. Die derart gebildeten diskreten Kontaktstellen 10a, 10b können einzeln an die Leiterbahnstruktur der jeweiligen Leiterplatte 3a, 3b geeignet elektrisch angebunden werden bzw. sein.
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Erfindungsgemäß weist die Leiterplattenanordnung 1 bei einer Variante der Erfindung gemäß z. B. 4 eine erste 3a und wenigstens eine zweite 3b Leiterplatte auf, welche miteinander ohne Eingriffselemente 7a, 7b verbunden sind, z. B. Stoß an Stoß. Hierbei weisen die elektrisch verbundenen Stirnseiten 6a, 6b jeweils Ankontaktierstellen 12a, 12b auf, z. B. in Form korrespondierender metallisierter Abschnitte. Die Ankontaktierstellen 12a, 12b sind hierbei z. B. auch mechanisch verbunden, z. B. stoffschlüssig. Die derart gebildete Leiterplattenanordnung 1 ist insbesondere sehr günstig in der Herstellung.
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Bei einer weiteren Variante der Erfindung gemäß z. B. 5 sind die erste Leiterplatte 3a und die wenigstens eine zweite Leiterplatte 3b mit jeweiligen stirnseitigen Leiterplattenbereichen, i. e. benachbart zur Stirnseite 6a, 6b, übereinander liegend miteinander dauerhaft verbunden, i. e. in dem gebildeten Überlappungsbereich. Hierzu sind an den jeweiligen Leiterplatten 3a, 3b, i. e. deren Oberflächen, z. B. jeweils komplementäre bzw. korrespondierende Ankontaktierflächen bzw. Pads 13a, 13b, gebildet, welche neben der elektrischen Ankontaktierung auch eine stoffschlüssige Verbindung, i. e. eine mechanische Verbindung, ermöglichen, z. B. durch Laserschweißen oder Löten, z. B. Bügellöten. Alternativ könnte die elektrische Verbindung hierbei z. B. auch durch Nieten im Bereich der Ankontaktierflächen 13a, 13b erzeugt werden.
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Erfindungsgemäß ist ein Ankontaktierbereich 9 der Leiterplattenanordnung 1, welcher z. B. jeweils mittels einer Mehrzahl von korrespondierenden, oben beschriebenen Ankontaktierelementen der ersten 3a und der wenigstens einen zweiten 3b Leiterplatte gebildet ist – z. B. Ankontaktierelementen in Form der leitfähigen Umfangsabschnitte 8a, 8b, der Ankontaktierstellen 10a, 10b, oder der Ankontaktierstellen 12a, b oder 13a, b – zur Schaffung eines robusten Steuergeräts 2 mit einem Umspritzmaterial 14 umspritzt, z. B. 1. Ein solcher umspritzter Ankontaktierbereich 9 ist erfindungsgemäß insbesondere an einer Stirnseite 6a der ersten Leiterplatte 3a gebildet, von welcher sich eine zweite Leiterplatte 3b wegerstreckt. Insbesondere sind erfindungsgemäß sämtliche derart gebildeten Ankontaktierbereiche 9 mit einem Umspritzmaterial 14 umspritzt, vorzugsweise untereinander stoffschlüssig umspritzt.
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Durch das Umspritzen des jeweiligen Ankontaktierbereichs 9 wird eine robuste Anordnung geschaffen, wobei die elektrischen Verbindungsstellen, z. B. 10a, 10b; 12a, 12b; 13a, 13b, gegen Kurzschlüsse geschützt sind. Zum Umspritzen wird hierbei eine Umspritzgießtechnik bzw. Insert Molding vorgesehen. Als Umspritzmaterial 14 wird z. B. Kunststoff, insbesondere ein Duroplast, verwendet. Ein Umspritzen ist hierbei insbesondere derart vorgesehen, dass sowohl die Ankontaktierstellen als auch etwaige Eingriffselemente 7a, 7b der ersten 3a und zweiten 3b Leiterplatte umspritzt werden, i. e. der Bereich der mechanischen Verbindung. Durch das Umspritzen kann der Bereich der mechanischen Verbindung hierbei erheblich versteift werden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Variante der Erfindung, z. B. 6, ist die erste Leiterplatte 3a, insbesondere deren elektronische Schaltung bzw. Steuerschaltung 4, stoffschlüssig mit wenigstens einem Ankontaktierbereich 9, insbesondere mit sämtlichen Ankontaktierbereichen 9 umspritzt. Durch ein derartiges Umspritzen lässt sich eine Kapselung eines, vorzugsweise sämtlicher Ankontaktierbereiche 9 als auch der Steuerelektronik 4 insbesondere in lediglich einem Arbeitsschritt erzielen.
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Ein Umspritzen kann hierbei insbesondere derart vorgesehen sein, dass die erste Leiterplatte 3a und/oder der Ankontaktierbereich 9 an der Ober- und der Unterseite der jeweiligen Leiterplatte 3a bzw. rundum umspritzt ist. Ein etwaiges Kühlelement 4a, z. B. für die Steuerschaltung 4, z. B. eine Kühlplatte, kann hierbei z. B. vorteilhaft in das Umspritzmaterial 14 eingebettet werden, i. e. im selben Arbeitsgang mit umspritzt werden.
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Auf vorteilhafte Weise ist die Steuerschaltung 4 der Leiterplattenanordnung 1 erfindungsgemäß hierbei insbesondere von einem in Bezug auf das Umspritzmaterial 14 separat gebildeten Gehäuseelement eingehäust bzw. gekapselt (nicht dargestellt), derart, dass die elektronischen Bauelemente 5 derselben keinen direkten Kontakt zu dem Umspritzmaterial 14 haben. Ein derartiges Gehäuseelement kann z. B. ein günstiger Kunststoffdeckel bzw. eine Haube sein. Im Gegensatz zur direkten Umspritzung der Elektronik-Bauelemente 5 ohne eine Abdeckung erfahren die Bauelemente 5 erfindungsgemäß hierbei keinen Stress. Bei einer späteren Analyse ist die elektronische Schaltung 4 bzw. die Steuerelektronik durch Abfräsen des Umspritzmaterials 14 und des Gehäuseelements wieder uneingeschränkt zugänglich und eine Analyse auf Bauteilebene ist auf einfache Weise möglich.
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Auf vorteilhafte Weise kann zur Schaffung einer besonders robusten Leiterplattenanordnung 1 erfindungsgemäß vorgesehen sein, im Ankontaktierbereich 9 bzw. im Verbindungsbereich, i. e. in der ersten 3a und/oder der zweiten 3b Leiterplatte zusätzlich wenigstens ein Ankerelement 15 – insbesondere eine Durchgangsöffnung, welche von Umspritzmaterial 14 durchdringbar ist – zu bilden, welches bei Aushärten desselben die Festigkeit der Verbindung erhöht. Alternativ sind z. B. erhabene Ankerelemente im Ankontaktierbereich 9 bzw. im Verbindungsbereich denkbar. Erfindungsgemäß tragen insbesondere die Materialausnehmungen 11 an den Stirnseiten der Eingriffselemente 7a, 7b, welche vorteilhaft ebenfalls als Ankerelemente 15 wirken, zu einer wie vorstehend beschriebenen Verbesserung der Festigkeit bei Durchtritt von Vergussmasse bzw. Umspritzmaterial 14 bei.
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Bei einer beispielhaften Ausführungsform gemäß z. B. 7 ist erfindungsgemäß vorgesehen, die erste 3a und die wenigstens eine zweite 3b Leiterplatte unter Einschluss eines stumpfen Winkels miteinander dauerhaft zu verbinden. Auch ist denkbar, mittels z. B. einer Tiefenfräsung einen Leiterplattenabschnitt 16 z. B. einer zweiten Leiterplatte 3b gebogen auszubilden, z. B. 1, 6, 7. Derart wird die Adaptierbarkeit der erfindungsgemäßen Leiterplattenanordnung 1 an die Installationsanforderungen weiter erhöht.
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Zur Bildung der Leiterplattenanordnung 1 ist erfindungsgemäß z. B. vorgesehen, zunächst Ankontaktierstellen an der ersten und zweiten Leiterplatte zu bilden, z. B. durch Anbringen einer leitfähigen Schicht an den Eingriffselementen 7a, 7b der jeweiligen Leiterplatten 3a, 3b. Anschließend werden die Leiterplatten 3a, 3b z. B. mit Bauelementen 5 bestückt. Die erste 3a und die wenigstens eine zweite 3b Leiterplatte werden zur elektrischen Verbindung zusammengeführt, z. B. derart, dass die Eingriffselemente 7a, 7b in einander greifen, woraufhin insbesondere eine mechanische Verbindung, z. B. eine stoffschlüssige Verbindung erfolgt, z. B. durch Laserschweißen oder z. B. Löten.
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Anschließend kann der Ankontaktierbereich 9 und/oder die Steuerschaltung 4 wie vorstehend beschrieben mit einem geeigneten Umspritzmaterial 14 umspritzt werden, z. B. 6, so dass sich eine robuste Anordnung bilden lässt. Durch Verwendung der erfindungsgemäßen Teil-Leiterplatten 3a, 3b zur Bildung einer erfindungsgemäßen Leiterplattenanordnung 1 sind verschiedene Leiterplatten 3 nahezu beliebig kombinierbar, wobei die Leiterplatten 3 so gestaltet werden können, dass der jeweilige Fertigungsnutzen optimal ausnutzbar ist, woraus wiederum geringe Fertigungskosten resultieren.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Leiterplattenanordnung
- 2
- Steuergerät
- 3
- Leiterplatte
- 3a
- erste Leiterplatte
- 3b
- zweite Leiterplatte
- 3b', 3b'', 3b'''
- zweite Leiterplatten
- 4
- elektronische Schaltung bzw. Steuerschaltung
- 4a
- Kühlelement
- 5
- elektronisches Bauelement
- 6a, 6b
- Stirnseite erste bzw. zweite Leiterplatte
- 7a, 7b
- Eingriffselement
- 8a, 8b
- Umfangsabschnitt Eingriffselement
- 9
- Ankontaktierbereich
- 10a, 10b
- Ankontaktierstelle
- 11
- Materialaussparung
- 12a, 12b
- Ankontaktierstelle
- 13a, 13b
- Ankontaktierfläche
- 14
- Umspritzmaterial
- 15
- Ankerelement
- 16
- Leiterplattenabschnitt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007046493 A1 [0002]
- DE 19955603 C1 [0003]
