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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. Ferner wurde zur Anbindung von Peripheriekomponenten an eine elektronische Steuerschaltung 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 und auf einfache Weise variabel ausbildbare Leiterplattenanordnung vorzuschlagen, welche die kostengünstige Herstellung eines flexibel auf die jeweiligen Installationserfordernisse angepassten 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 für ein Kraftfahrzeug, mit einer Vielzahl miteinander dauerhaft verbundener Leiterplatten, wobei eine erste Leiterplatte der Vielzahl von Leiterplatten eine elektronische Steuerschaltung aufweist, und wobei wenigstens eine zweite Leiterplatte der Vielzahl von Leiterplatten zur Anbindung der Steuerschaltung an eine Peripheriekomponente ausgebildet ist, wobei sich sämtliche derartige zweite Leiterplatten stirnseitig von der ersten Leiterplatte wegerstrecken, und wobei sich die erste und sämtliche zweite Leiterplatten zueinander benachbart gemeinsam flächig erstrecken.
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Vorgeschlagen wird erfindungsgemäß weiterhin eine Leiterplattenanordnung, wobei sich wenigstens eine zweite Leiterplatte, welche sich von der ersten Leiterplatte wegerstreckt, hinsichtlich des Fertigungsverfahrens zu ihrer Herstellung von der ersten Leiterplatte unterscheidet.
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Vorgeschlagen wird erfindungsgemäß auch eine Leiterplattenanordnung, wobei sich wenigstens zwei zweite Leiterplatten, welche sich von der ersten Leiterplatte wegerstrecken, hinsichtlich des Fertigungsverfahrens zu ihrer Herstellung von einander unterscheiden.
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Bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform der Leiterplattenanordnung ist wenigstens eine zweite, sich von der ersten Leiterplatte weg erstreckende Leiterplatte zur Leitungsführung ausgebildet, insbesondere zur Führung von Leistungsströmen.
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Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform der Leiterplattenanordnung ist wenigstens eine zweite, sich von der ersten Leiterplatte weg erstreckende Leiterplatte, insbesondere sämtliche zweiten Leiterplatten, an die erste Leiterplatte elektrisch ankontaktiert.
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Bei noch einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform der Leiterplattenanordnung sind die erste Leiterplatte und die wenigstens eine zweite Leiterplatte an jeweiligen Stirnseiten miteinander dauerhaft verbunden, insbesondere einander mittels der Verbindung elektrisch kontaktierend.
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Gemäß einem Aspekt der erfindungsgemäßen Leiterplattenanordnung weisen die erste und die wenigstens eine zweite Leiterplatte, insbesondere sämtliche zweite Leiterplatten, jeweils stirnseitige Eingriffselemente auf, insbesondere mittels des Leiterplatten-Trägermaterials der jeweiligen Leiterplatte gebildete Eingriffselemente, wobei ein Eingriffselement insbesondere zur elektrischen Kontaktierung von erster und zweiter Leiterplatte ausgebildet ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der erfindungsgemäßen 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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Vorgeschlagen wird erfindungsgemäß auch eine Leiterplattenanordnung, wobei ein stirnseitiges Eingriffselement mehrere, insbesondere diskrete, elektrische Ankontaktierstellen ausbildet, insbesondere sämtliche Eingriffselemente.
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Vorgeschlagen wird erfindungsgemäß weiterhin eine Leiterplattenanordnung, wobei die erste Leiterplatte und die wenigstens eine zweite Leiterplatte mit jeweiligen stirnseitigen Leiterplattenbereichen übereinander liegend miteinander dauerhaft verbunden sind, wobei die erste und die wenigstens eine zweite Leiterplatte in dem gebildeten Überlappungsbereich miteinander verbunden sind, insbesondere einander mittels der Verbindung elektrisch kontaktierend.
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Bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform der Leiterplattenanordnung sind die erste und wenigstens eine zweite Leiterplatte unter Einschluss eines stumpfen Winkels miteinander dauerhaft verbunden.
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Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform der Leiterplattenanordnung sind die erste und wenigstens eine zweite Leiterplatte, insbesondere sämtliche zweite Leiterplatten, stoffschlüssig miteinander verbunden, insbesondere an den stirnseitigen Eingriffselementen.
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Bei noch einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform der Leiterplattenanordnung ist ein Verbindungsbereich der ersten und einer zweiten Leiterplatte, insbesondere der ersten und sämtlicher zweiter Leiterplatten, umspritzt.
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Gemäß einem Aspekt der erfindungsgemäßen Leiterplattenanordnung weist die erste und/oder die zweite Leiterplatte im umspritzten Verbindungsbereich ein Ankerelement, insbesondere eine Durchgangsöffnung, in der Leiterplatte, insbesondere eine Bohrung oder eine Anfräsung, auf.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der erfindungsgemäßen Leiterplattenanordnung ist die erste Leiterplatte, insbesondere die Steuerschaltung, mit wenigstens einem Verbindungsbereich, insbesondere mit sämtlichen Verbindungsbereichen stoffschlüssig umspritzt.
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Gemäß noch einem weiteren Aspekt der erfindungsgemäßen Leiterplattenanordnung ist die Steuerschaltung innerhalb des Umspritzmaterials von einem gegenüber dem Umspritzmaterial separat gebildeten Gehäuseelement gekapselt, insbesondere einer Kunststoffhaube.
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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 Verbindungsbereichs einer Leiterplattenanordnung gemäß der Erfindung in jeweils einer Draufsicht;
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4 und 5 exemplarisch weitere mögliche Ausführungsformen eines Verbindungsbereichs 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;
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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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8 exemplarisch eine Leiterplattenanordnung gemäß noch einer weiteren möglichen Ausführungsform der Erfindung in einer Draufsicht und 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 8 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 miteinander dauerhaft verbundener Leiterplatten 3 auf. Mittels der Vielzahl von Leiterplatten 3, i. e. von Teil-Leiterplatten, ist erfindungsgemäß insbesondere eine einstückige Leiterplatte gebildet. Deren flächige Erstreckung übersteigt die der jeweiligen. Teil-Leiterplatten.
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Erfindungsgemäß weist eine 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 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 erfindungsgemäß 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. Die Leiterplatten 3 erstrecken sich hierbei erfindungsgemäß zueinander benachbart gemeinsam flächig. Mit anderen Worten erstrecken sich die erste 3a und die wenigstens eine zweite 3b Leiterplatte im Wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene, i. e. mit ihren jeweiligen Leiterplattenebenen, wobei sich eine sehr flache Leiterplattenanordnung 1 bilden lässt. Durch die erfindungsgemäß vorgesehene zentrale Anordnung der ersten Leiterplatte 3a bzw. der Steuerschaltung 4 können die zweiten Leiterplatten 3b zur Anbindung von Peripheriekomponenten somit 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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Erfindungsgemäß sind hierbei sämtliche zweiten, sich von der ersten Leiterplatte 3a weg erstreckenden Leiterplatten 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 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 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 Verbindungsbereich 9, 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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Bei einer Variante der Erfindung, welche insbesondere eine hohe Stabilität der Leiterplattenanordnung 1 ermöglicht, ist vorgesehen, einen Verbindungsbereich 9 der ersten 3a und einer zweiten 3b Leiterplatte, insbesondere der ersten 3a und sämtlicher zweiter 3b Leiterplatten, zu umspritzen bzw. zu vergießen, i. e. einen Bereich in welchem die erste 3a und die zweite 3b Leiterplatte elektrisch und/oder mechanisch verbunden sind. Durch das Umspritzen des jeweiligen Verbindungsbereichs 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.
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Bei einer weiteren Variante der Erfindung, z. B. 6, ist die erste Leiterplatte 3a, insbesondere deren elektronische Schaltung bzw. Steuerschaltung 4, stoffschlüssig mit wenigstens einem Verbindungsbereich 9, insbesondere mit. sämtlichen Verbindungsbereichen 9 umspritzt. Durch ein derartiges Umspritzen lässt sich eine Kapselung sämtlicher Verbindungsbereiche 9 als auch der Steuerelektronik 4 insbesondere in lediglich einem Arbeitsschritt erzielen. Ein Umspritzen kann hierbei derart ausgeführt sein, dass die erste Leiterplatte 3a beidseitig von Umspritzmaterial 14 umgeben ist, i. e. an der Ober- und der Unterseite bzw. rundum. Ein solcher umspritzter Verbindungsbereich 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 Verbindungsbereiche 9 mit dem Umspritzmaterial 14 umspritzt, vorzugsweise untereinander stoffschlüssig umspritzt. Ein etwaiges Kühlelement, z. B. für die Steuerschaltung 4, z. B. eine Kühlplatte 4a, 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 elektronische Schaltung bzw. Steuerschaltung 4 der Leiterplattenanordnung 1 erfindungsgemäß hierbei 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 Elektronikbauelemente 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 Verbindungsbereich 9, 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 15 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 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. Optional kann. der Verbindungsbereich 9 anschließend abgedeckt werden, z. B. durch ein Schutzelement 17 in Form eines Aufklebers oder einer Schutzkappe, z. B. 2 bzw. 8.
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Derart kann der Verbindungsbereich 9 vor elektrischen Kurzschlüssen geschützt und die mechanische Stabilität erhöht werden.
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Optional kann der Verbindungsbereich 9 und/oder die Steuerschaltung 4 wie vorstehend beschrieben mit einem geeigneten Verguss- bzw. Umspritzmaterial 15 umspritzt werden, z. B. 6, so dass sich eine insbesondere 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
- Verbindungsbereich
- 10a, 10b
- Ankontaktierstelle
- 11
- Materialaussparung
- 12a, 12b
- Ankontaktierstelle
- 13a, 13b
- Ankontaktierfläche
- 14
- Umspritzmaterial
- 15
- Ankerelement
- 16
- Leiterplattenabschnitt
- 17
- Schutzelement
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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 [0002]
