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Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einer Leiterplatte, auf der eine Leiterzugstruktur für die elektrische Kontaktierung von elektrischen Bauelementen angeordnet ist.
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Bei der Herstellung von Bauteilen jeglicher Art besteht das Bedürfnis, zur Reduktion der Stückkosten eine möglichst große Anzahl an identisch ausgebildeten Bauteilen produzieren zu können. Motorsteuergeräte werden u. a. zur Steuerung der Einspritzung des Kraftstoffs in jeweilige Zylinder eines Motors verwendet. Hierzu umfasst ein jeweiliges Motorsteuergerät eine für den Motortyp spezifische elektrische Schaltung. Zur Kostensenkung besteht der Wunsch, eine gemeinsame Leiterplatte verwenden zu können, um Einspritzungen sowohl für 4-Zylinder- als auch für 3-Zylinder-Motoren realisieren zu können. In einer dem Fachmann bekannten Weise ist ein jeweiliges Einspritzventil eines Zylinders zwischen einem High-Side-Halbleiterschaltelement und einem Low-Side-Halbleiterschaltelement verschaltet. Bei einem 4-Zylinder-Motor wird diese Serienschaltung mit einer Versorgungsspannung von 12 V, bei einem 3-Zylinder-Motor hingegen über eine Versorgungsspannung von 65 V versorgt.
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Um eine präzise Einspritzung des Kraftstoffs gewährleisten zu können, erfolgt während der Ansteuerung des betreffenden Einspritzventils eine Messung des in der Serienschaltung fließenden Stroms. Hierzu werden die in den 1 und 3 dargestellten Schaltungskonfigurationen verwendet, die mittels selektiv gesetzter Jumper sowohl für einen 3-Zylinder- als auch für einen 4-Zylinder-Motor verwendet werden können. 1 zeigt dabei die im Low-Side-Pfad notwendigen Komponenten für beide Konfigurationen. 3 zeigt die im High-Side-Pfad notwendigen Komponenten für beide Konfigurationen.
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1a) zeigt sämtliche zur Realisierung einer 4- und 3-Zylinder-Variante notwendigen Komponenten. Mit den Bezugszeichen 10, 11 sind Halbleiterschaltelemente, beispielsweise MOSFETs, gekennzeichnet. Deren Drain-Anschlüsse D sind jeweils mit einem in 1 nicht dargestellten Einspritzventil eines jeweiligen Zylinders des Motors verbunden. Die Einspritzventile stellen hierbei die Last der Ansteuerschaltung dar. Die jeweiligen Source-Anschlüsse S der Halbleiterschaltelemente 10, 11 sind über einen zugeordneten Shunt-Widerstand 13 bzw. 14 mit einem Bezugspotential gekoppelt. Mit dem Bezugszeichen 12 ist ein Jumper gekennzeichnet, der je nach zu erzielender 3- oder 4-Zylinder-Konfiguration gesetzt ist oder nicht. Über die Shunt-Widerstände 13, 14 erfolgt während der Ansteuerung eines jeweiligen Einspritzventils eine Strommessung. Die an die Shunt-Widerstände 13, 14 jeweils angeschlossene Strommessschaltung ist in 1 nicht dargestellt. Die jeweiligen Gate-Anschlüsse G der Halbleiterschaltelemente 10, 11 sind mit einer ebenfalls nicht dargestellten Ansteuerelektronik verbunden.
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Die in 1a) dargestellte Schaltung wird in dieser Form in der Praxis nicht realisiert. Die für eine 3- bzw. 4-Zylinder-Konfiguration erforderliche Verschaltung ist in den 1b) und 1c) dargestellt. Dabei ist die elektrische Verschaltung in 1b) für die 4-Zylinder-Variante und 1c) für die 3-Zylinder-Variante vorgesehen.
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Wie aus den Figuren zu erkennen ist, ist für die 4-Zylinder-Variante gemäß 1b) der die Source-Anschlüsse S der Halbleiterschaltelemente miteinander verbindende Jumper 12 vorgesehen. Ferner ist lediglich der Shunt-Widerstand 13 vorgesehen. In der 4-Zylinder-Konfiguration wird zu einem bestimmten Zeitpunkt entweder das Halbleiterschaltelement 10 oder das Halbleiterschaltelement 11 leitend geschaltet, so dass über den Shunt-Widerstand 13 der über den betreffenden Pfad fließende Strom ermittelt werden kann.
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Demgegenüber sind in der 3-Zylinder-Konfiguration gemäß 1c) kein Jumper, jedoch die zwei Shunt-Widerstände 13, 14 vorgesehen. Hierdurch ist es zu einem Zeitpunkt möglich, entweder das Halbleiterschaltelement 10 oder das Halbleiterschaltelement 11 anzusteuern, wobei zusätzlich auch eine zeitliche Überschneidung der Ansteuerung der beiden Halbleiterschaltelemente möglich ist. Für sämtliche Ansteuermöglichkeiten kann der Strom entweder über den Shunt-Widerstand 13 oder über den Shunt-Widerstand 14 oder über den über beide Shunt-Widerstände 13, 14 gleichzeitig fließenden Strom ermittelt werden.
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Für den High-Side-Pfad sind in 3) die für die Realisierung einer 3- oder 4-Zylinder-Variante notwendigen Komponenten dargestellt. Für die Realisierung einer 4-Zylinder-Variante (3b)) wird der Drain-Anschluss des Halbleiterschaltelements 20 über einen Jumper 22 mit einem ersten Versorgungspotentialanschluss Vbat verbunden. Für die Realisierung einer 3-Zylinder-Variante wird der Drain-Anschluss des Halbleiterschaltelements 20 über einen Jumper 21 mit einem zweiten Versorgungspotentialanschluss Vboost verbunden (vgl. 3c)). Der Source-Anschluss S ist mit dem in der 3 nicht dargestellten Einspritzelement gekoppelt.
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Zur Realisierung der in den 1 und 3 gezeigten elektrischen Ersatzschaltbilder wird auf einer Leiterplatte eine Leiterzugstruktur für die Halbleiterschaltelemente, die Shunt-Widerstände und die Jumper vorgesehen. Die Ausgestaltung der Leiterzugstruktur für ein Halbleiterschaltelement in Gestalt eines MOSFETs, welches als DPAK oder D2PAK ausgebildet ist, ist in 5 dargestellt.
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Eine Lötpadanordnung 30, welche Bestandteil der auf der Leiterplatte aufgebrachten Leiterzugstruktur ist, umfasst ein in etwa T-förmiges Lötpad 31, welches von Durchkontaktierungen 34 umgeben ist. In 5a) unterhalb des Lötpads 31 sind zwei weitere Lötpads 32, 33 mit in etwa rechteckiger Form vorgesehen. Die Größe und Ausdehnung des Lötpads 31 ist an einen rückseitigen Lötkontakt des Halbleiterschaltelements 10, 11, 20 angepasst.
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Dieses wird mit dem rückseitigen Lötkontakt 10-1, 11-1, 12-1 auf das Lötpad 31 aufgebracht, so dass auch die Durchkontaktierungen 34 unterhalb des rückseitigen Lötkontakts zum Liegen kommen. Über die Durchkontaktierungen, welche elektrisch leitend mit dem Lötpad 31 verbunden sein können, aber nicht müssen, erfolgt eine Kühlung des Halbleiterschaltelements. Als Anschlussfinger ausgebildete Lötkontakte 10-2, 11-2, 20-2 bzw. 10-3, 11-3, 20-3 sind mit den Lötpads 32, 33 elektrisch verbunden.
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Für die in den elektrischen Ersatzschaltbildern gemäß den 1 und 3 dargestellten Shunt-Widerstände und Jumper sind entsprechende Lötpads der Leiterzugstruktur vorgesehen.
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Der Nachteil der beschriebenen Vorgehensweise besteht darin, dass die Leiterplatten – je nach Realisierung einer 3- oder 4-Zylinder-Variante – mit unterschiedlichen Bauelementen bestückt werden müssen. Es wäre wünschenswert, die Bestückung der Leiterplatte vereinfachen zu können, um eine Anordnung mit geringeren Kosten zu erhalten.
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Aus der
DE 44 13 910 A1 ist ein Verfahren zur Codierung von Leiterplatten bekannt, bei dem eine Leiterplatte aufweisend eine Leiterzugstruktur für die elektrische Kontaktierung von elektrischen Bauelementen auf Lötpads je nach vorgesehener Bestückungsvariante mit einer Markierung versehen ist. Dazu weist die Leiterplatte Anschlussnester für ein Codierbauteil auf, wobei im Bereich dieser Anschlussnester eine durch das Codierbauteil abdeckbare Codieröffnung vorgesehen ist. Somit können zwei Bestückungsvarianten codiert werden.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung anzugeben, welche auf konstruktiv einfachere Weise unterschiedliche Konfigurationsvarianten einer elektrischen Verschaltung auf einer Leiterplatte erlaubt. Insbesondere soll eine Anordnung geschaffen werden, welche zur Ansteuerung von Einspritzventilen einer Verbrennungskraftmaschine verwendet wird, wobei die Verbrennungskraftmaschine eine unterschiedliche Anzahl an anzusteuernder Zylinder aufweisen kann.
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Diese Aufgaben werden gelöst durch eine Anordnung gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
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Die Erfindung schafft eine Anordnung mit einer Leiterplatte, auf der eine Leiterzugstruktur für die elektrische Kontaktierung von elektrischen Bauelementen angeordnet ist. Die Anordnung zeichnet sich dadurch aus, dass die Leiterzugstruktur eine Lötpadanordnung mit einer Mehrzahl an Lötpads umfasst, die einem elektrischen Bauelement zugeordnet ist, wobei in Abhängigkeit einer ersten oder zweiten Konfiguration der Anordnung Lötkontakte des zugeordneten elektrischen Bauelements mit einer ersten oder einer zweiten Teilmenge der Mehrzahl an Lötpads kontaktierbar sind und wobei die Lötpads der Lötpadanordnung derart angeordnet sind, dass zumindest ein Lötpad der ersten und der zweiten Teilmenge zugehörig ist.
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Die erfindungsgemäße Anordnung erlaubt es, auf die bislang notwendigen Jumper zur Realisierung unterschiedlicher Konfigurationen zu verzichten. Hierdurch kann sowohl auf die Beschaffung als auch die Bestückung der Jumper verzichtet werden, wodurch die erfindungsgemäße Anordnung sich mit im Vergleich geringeren Kosten realisieren lässt. Der Verzicht auf Bauelemente, wie Jumper, ergibt sich dadurch, dass die einem elektrischen Bauelement zugeordnete Lötpadanordnung mit einer solchen Anzahl an Lötpads ausgestaltet wird, dass alleine durch die Position des elektrischen Bauelements auf einer Teilmenge an Lötpads der Lötpadanordnung die Konfiguration festgelegt werden kann.
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Zweckmäßigerweise ist das der Lötpadanordnung zugeordnete elektrische Bauelement ein steuerbares Schaltelement, insbesondere ein Halbleiterschaltelement, mit drei Lötkontakten, das als DPAK oder D2PAK ausgebildet ist. DPAK bezeichnet eine Bauform eines Halbleiterschaltelements, welches auch unter der Bezeichnung TO-252 bekannt ist. Ein derartiges Bauelement zeichnet sich durch einen rückseitigen Lötkontakt und zwei als Anschlussfinger ausgebildete Lötkontakte aus. Die beiden als Anschlussfinger ausgebildeten Lötkontakte sind auf der gleichen Seite des Bauelements angeordnet und verlaufen in etwa parallel zueinander.
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Zweckmäßigerweise sind einem rückseitigen Lötkontakt des elektrischen Bauelements drei nebeneinander angeordnete, erste Lötpads zugeordnet, von denen in der ersten und der zweiten Konfiguration jeweils zwei, durch den ersten, rückseitigen Lötkontakt kontaktiert werden. Als Folge hiervon wird eines der Lötpads sowohl in der ersten als auch in der zweiten Konfiguration durch den rückseitigen Lötkontakt des Bauelements kontaktiert.
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Die ersten Lötpads weisen zweckmäßigerweise jeweils eine rechteckige Grundform auf, deren Länge in etwa der Länge des rückseitigen Lötkontakts entspricht, und deren Breite und gegenseitiger Abstand derart gewählt ist, dass die voneinander abgewandten Außenseiten zweier benachbarter erster Lötpads in einem Abstand voneinander angeordnet sind, der in etwa der Breite des rückseitigen Lötkontakts entspricht. Hierdurch kann eine Verbindungssituation herbeigeführt werden, wie diese von bisherigen Lötpadanordnungen bekannt ist.
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Zweckmäßigerweise ist ein mittleres Lötpad der ersten Lötpads, welches der ersten und der zweiten Teilmenge zugehörig ist, potentiallos auf der Leiterplatte angeordnet. Insbesondere weisen die ersten Lötpads keine direkte elektrische Verbindung miteinander und keine indirekte elektrische Verbindung über die Leiterplatte auf. Dadurch, dass die ersten Lötpads keine direkte elektrische Verbindung miteinander oder keine indirekte elektrische Verbindung über die Leiterplatte aufweisen, können die ersten Lötpads an unterschiedliche Leiterzugstrukturen der Anordnung angebunden werden. Hierdurch lassen sich der ersten oder zweiten Konfiguration entsprechend unterschiedliche Schaltungsvarianten realisieren.
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Es ist weiterhin vorgesehen, dass zumindest im Bereich zwischen den ersten Lötpads Durchkontaktierungen vorgesehen sind. Hierdurch kann das elektrische Bauelement nicht nur an seinen Rändern, sondern auch in seinem zentralen Bereich, in dem üblicherweise der größte Stromfluss erfolgt, über die Durchkontaktierungen gekühlt werden.
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Insbesondere ist in diesem Zusammenhang wahlweise vorgesehen, dass die beiden äußeren, ersten Lötpads mit Versorgungsspannungen unterschiedlicher Höhe beaufschlagt sind. Dies ermöglicht es, die Anordnung im Rahmen von unterschiedlichen Einsatzzwecken, wie beispielsweise als Ansteuerung für eine 3- bzw. 4-Zylinder-Verbrennungskraftmaschine, zu verwenden.
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Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung sind einem ersten als Anschlussfinger ausgebildeten Lötkontakt des zugeordneten Bauelements zwei zweite Lötpads zugeordnet, welche mit unterschiedlichen Teilen der Leiterzugstruktur elektrisch verbunden sind und wobei abhängig von der ersten oder der zweiten Konfiguration das eine oder das andere Lötpad kontaktiert wird. Das eine oder das andere zweite Lötpad sind je nach erwünschter Konfiguration mit unterschiedlichen Schaltungsstrukturen der Anordnung verbunden. Die zweiten Lötpads sind wahlweise mit dem Drain- oder Source-Anschluss eines als steuerbares Halbleiterschaltelement ausgebildeten elektronischen Bauelements gekoppelt.
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In einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung ist einem zweiten als Anschlussfinger ausgebildeten Lötkontakt ein gemeinsames Lötpad zugeordnet oder es sind zwei dritte Lötpads zugeordnet, welche mit gleichen Teilen der Leiterzugstruktur elektrisch verbunden sind und wobei abhängig von der ersten oder der zweiten Konfiguration das eine oder das andere dritte Lötpad kontaktiert wird. Im Falle des als steuerbaren Halbleiterschaltelements ausgebildeten Bauelements sind das oder die dritten Lötpads mit einem Steueranschluss (Gate-Anschluss) des Halbleiterschaltelements verbunden.
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Bedingt durch die vorzugsweise Ausgestaltung des elektrischen Bauelements als DPAK sind die zweiten und dritten Lötpads nebeneinander angeordnet.
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Die Erfindung wird nachfolgend näher anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
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1a) bis 1c) elektrische Ersatzschaltbilder sämtlicher notwendiger Komponenten eines Low-Side-Pfads einer Ansteuerung eines Einspritzventils für eine Verbrennungskraftmaschine sowie die konkreten Verschaltungen für die Realisierung einer 4-Zylinder-Konfiguration und eine 3-Zylinder-Konfiguration,
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2a), 2b) elektrische Ersatzschaltbilder der Realisierung der 4- und 3-Zylinder-Konfiguration gemäß der Erfindung,
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3a) bis 3c) elektrische Ersatzschaltbilder sämtlicher notwendiger Komponenten eines High-Side-Pfads der Ansteuerung eines Einspritzventils für eine Verbrennungskraftmaschine sowie die konkreten Verschaltungen für die Realisierung einer 4-Zylinder-Konfiguration und eine 3-Zylinder-Konfiguration,
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4 elektrische Ersatzschaltbilder der Realisierung der 4- und 3-Zylinder-Konfiguration gemäß der Erfindung,
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5a) bis 5c) eine aus dem Stand der Technik bekannte Lötpadanordnung für ein als DPAK ausgebildetes steuerbares Halbleiterschaltelement, wobei das Halbleiterschaltelement einmal auf die Lötpadanordnung aufgebracht ist und einmal in einer Durchsicht dargestellt ist,
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6a), 6b) gemäß der Erfindung ausgebildete Lötpadanordnungen für ein als DPAK ausgebildetes steuerbares Halbleiterschaltelement,
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7a) bis 7d) die erfindungsgemäße Anordnung im Low-Side-Pfad in einer ersten und in einer zweiten Konfiguration, und
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8 die erfindungsgemäße Anordnung im High-Side-Pfad in einer ersten und in einer zweiten Konfiguration.
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Die 1a) bis 1c) zeigen die bereits erläuterte prinzipielle elektrische Verschaltung zur Realisierung eines Low-Side-Pfads einer 4-Zylinder-Konfiguration und einer 3-Zylinder-Konfiguration unter Verwendung eines Jumpers. 2 zeigt die erfindungsgemäße Lösung, welche die zwei Halbleiterschaltelemente 10, 11 in Gestalt eines MOSFETs sowie die jeweils zugeordneten Shunt-Widerstände 13, 14 aus 1a), aber keinen Jumper umfasst. Die Serienschaltung aus dem Halbleiterschaltelement 10 und dem Shunt-Widerstand 13 ist zwischen der nicht gezeigten Last und dem Bezugspotentialanschluss verschaltet. Ein Knotenpunkt zwischen dem Halbleiterschaltelement 10 und dem Shunt-Widerstand 13 ist mit einem Anschluss 17 für den Source-Anschluss des Halbleiterschaltelements 11 gekoppelt.
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In der in 2a) gezeigten 4-Zylinder-Konfiguration sind der Source-Anschluss des Halbleiterschaltelements 10 mit dem Anschluss 17 und der Drain-Anschluss mit einem Anschluss 15 gekoppelt, welcher ebenfalls mit der Last, d. h. einem dem Halbleiterschaltelement 11 zugeordneten Einspritzventil, verbunden ist. In der in 2b) gezeigten 3-Zylinder-Konfiguration ist das Halbleiterschaltelement 11 „verschoben” und anstelle der Anschlüsse 15, 17 mit Anschlüssen 16, 18 gekoppelt. Dabei entspricht das Potential des Anschlusses 16 dem des Anschlusses 15. Lediglich der Source-Anschluss S des Halbleiterschaltelements 11 ist mit dem Anschluss 18 gekoppelt, welcher über den Shunt-Widerstand 14 mit dem Bezugspotential verbunden ist.
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Je nach „Anordnung” des Halbleiterschaltelements 11 zwischen den Anschlüssen 15 und 17 bzw. 16 und 18 erfolgt eine Strommessung sowohl für das Halbleiterschaltelement 10 als auch für das Halbleiterschaltelement 11 über den Shunt-Widerstand 13 (4-Zylinder-Konfiguration) oder für das Halbleiterschaltelement 10 über den Shunt-Widerstand 13 und für das Halbleiterschaltelement 11 über den Shunt-Widerstand 14. Bei der 3-Zylinder-Konfiguration können beide Halbleiterschaltelemente 10, 11 gleichzeitig angesteuert werden, so dass der über beide Halbleiterschaltelemente 10, 11 gleichzeitig fließende Strom durch die Shunt-Widerstände 13, 14 erfasst wird.
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Die 3a) bis 3c) zeigen die Konfiguration des High-Side-Pfads für Einspritzventile in einer allgemeinen Konfiguration (3a)), einer 4-Zylinder-Konfiguration (3b)) sowie einer 3-Zylinder-Konfiguration (3c)). 4a) und 4b) zeigen die erfindungsgemäße Variante für die 4- und 3-Zylinder-Konfiguration. Anschluss 23 ist mit einem ersten Versorgungspotentialanschluss Vbat gekoppelt, an welchem 12 V anliegen. An einem Anschluss 24 liegen z. B. 65 V des zweiten Versorgungspotentials an. Die Anschlüsse 25, 26 sind miteinander gekoppelt. Das Halbleiterschaltelement 20 wird wahlweise zwischen die Anschlüsse 23, 25 bzw. 24, 26 angeordnet. In einer 4-Zylinder-Konfiguration wird das Einspritzventil bei durchgeschaltetem Halbleiterschaltelement dann mit 12 V Versorgungsspannung, in einer 3-Zylinder-Konfiguration mit 65 V beaufschlagt.
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Während 5a) bis 5c) die herkömmliche Variante der Kontaktierung eines als DPAK ausgebildeten Halbleiterschaltelements darstellt, zeigen 6a) und 6b) die erfindungsgemäße Realisierung, mit der die Halbleiterschaltelemente 11, 20 wahlweise durch ihre Anordnung auf einer Lötpadanordnung mit einer Vielzahl an Lötpads derart kontaktiert werden kann, dass die in den 2 und 4 beschriebene Konfiguration erzielbar ist.
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Die Lötpadanordnung 40 umfasst im Ausführungsbeispiel insgesamt sieben Lötpads, davon drei erste Lötpads 41, 42, 43, zwei zweite Lötpads 46, 47 und zwei dritte Lötpads 44, 45. Die sieben Lötpads der Lötpadanordnung 40 sind genau einem Halbleiterschaltelement zugeordnet. Die ersten Lötpads 41, 42, 43 sind einem rückseitigen Lötkontakt des Halbleiterschaltelements zugeordnet, von denen grundsätzlich zwei durch den ersten, rückseitigen Lötkontakt kontaktiert werden. Seitlich jeweiliger in Rechteckform ausgebildeter erster Lötkontakte 41, 42, 43 sowie entlang der den zweiten und dritten Lötpads zugewandten Rändern sind jeweils Durchkontaktierungen (Vias) ausgebildet. Somit sind zwischen zwei benachbarten ersten Lötpads Durchkontaktierungen vorgesehen. Die Durchkontaktierungen, die keinen elektrischen Kontakt zu dem jeweils zugeordneten ersten Lötpad aufweisen müssen (aber können), dienen primär Wärmeabfuhr von an dem rückseitigen Lötkontakt entstehender Wärme.
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In 6b) ist eine bevorzugte Zuordnung jeweiliger Durchkontaktierungen 48 zu den ersten Lötpads 41, 42, 43 dargestellt. Die mit 48-1 gekennzeichneten Durchkontaktierungen sind dem ersten Lötpad 41, die mit 48-2 gekennzeichneten Durchkontaktierungen dem ersten Lötpad 42 und die mit 48-3 gekennzeichneten Durchkontaktierungen dem ersten Lötpad 43 zugeordnet. Die Zuordnung der Durchkontaktierungen zu jeweiligen ersten Lötpads ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn die Durchkontaktierungen, beispielsweise über eine Innenlage der in den Figuren nicht dargestellten Leiterplatte elektrisch mit dem jeweiligen Lötpad verbunden sind.
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Die ersten Lötpads 41, 42, 43 weisen, wie erläutert, in diesem Ausführungsbeispiel jeweils eine rechteckige Grundform auf, deren Länge in etwa der Länge des rückseitigen Lötkontakts des Halbleiterschaltelements entspricht. Die Breite der ersten Lötpads und deren gegenseitiger Abstand ist derart gewählt, dass die voneinander abgewandten Außenseiten zweier benachbarter erster Lötpads 41, 42 bzw. 42, 43 in einem Abstand voneinander angeordnet sind, der in etwa der Breite des rückseitigen Lötkontakts entspricht. Ein weiteres Kennzeichen der Lötpadanordnung ist es, dass das mittlere der ersten Lötpads potentiallos ist. Eine Potentialbeaufschlagung des mittleren, ersten Lötpads 42 findet lediglich über den rückseitigen Lötkontakt des Halbleiterschaltelements statt, wobei das mittlere erste Lötpad dann das Potential des links davon kontaktierten ersten Lötpads 41 oder des rechts davon kontaktierten Lötpads 43 aufweist.
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Die 7a) bis 7d) zeigen, wie durch die Anordnung des Halbleiterschaltelements 11 auf den Lötkontakten 41, 42, 44, 46 die in 7a) gezeigte Verschaltung für die 4-Zylinder-Konfiguration und durch die Anordnung des Halbleiterschaltelements 11 auf den Lötkontakten 42, 43, 45, 47 die in 7c) gezeigte Verschaltung für die 3-Zylinder-Konfiguration erzielt werden kann.
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In der in 7b) gezeigten 4-Zylinder-Konfiguration ist ein als Anschlussfinger ausgebildeter Lötkontakt 11-2 mit dem Lötpad 44 verbunden, an welches das Steuersignal des Steuer-(Gate-)Anschlusses des Halbleiterschaltelements 11 gelegt wird. Der ebenfalls als Anschlussfinger ausgebildete Lötkontakt 11-3 ist mit dem Lötpad 46 elektrisch verbunden. Der Lötkontakt 11-3 stellt den Source-Anschluss des Halbleiterschaltelements 11 dar und ist über den Shunt-Widerstand 13 mit dem Bezugspotential gekoppelt. Der rückseitige Lötkontakt 11-1 ist hier mit den ersten Lötpads 41, 42 verbunden.
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In der in 7d) gezeigten 3-Zylinder-Konfiguration ist der Lötkontakt 11-2 mit dem Lötpad 45 (an dem das Steuersignal für den Steuer-(Gate-)Anschluss anliegt) verbunden. Die Lötpads 44, 45 könnten prinzipiell auch als gemeinsames Lötpad ausgebildet sein. Das Lötpad 47, das mit dem Lötkontakt 11-3 des Halbleiterschaltelements 11 verbunden ist, ist über den Shunt-Widerstand 14 mit Bezugspotential verbunden. Hierdurch ergibt sich die in 7c) gezeigte 3-Zylinder-Konfiguration des Low-Side-Pfads. Der rückseitige Lötkontakt 11-1 ist hier mit den ersten Lötpads 42, 43 verbunden.
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Das potentiallose Lötpad 42 wird in jeder der Konfigurationen durch den rückseitigen Lötkontakt des Halbleiterschaltelements kontaktiert.
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Die 8a) bis 8d) zeigen die Situation des High-Side-Pfads. Die Lötpadanordnung ist dabei mit dem Bezugszeichen 50 gekennzeichnet. Die ersten Lötpads sind mit 51, 52, 53, die zweiten Lötpads mit 56, 57 und die dritten Lötpads mit 54, 55 gekennzeichnet. Wie aus den 7b) und 7d) hervorgeht, ist das erste Lötpad 51 mit einem ersten Versorgungspotential Vbat in Höhe von 12 V und das erste Lötpad 53 mit einem zweiten Versorgungspotential Vboost in Höhe von 65 V beaufschlagt. Das mittlere der ersten Lötpads 52 ist, wie erläutert, potentiallos. Durch die wahlweise Anordnung des rückseitigen Lötkontakts 20-1 des Halbleiterschaltelements 20 auf den Lötpads 51, 52 wird das Halbleiterschaltelement 20 mit einer Versorgungsspannung in Höhe von 12 V beaufschlagt, wie diese für eine 4-Zylinder-Konfiguration verwendet wird. Die als Anschlussfinger ausgebildeten Lötkontakte 20-2 und 20-3 sind mit den Lötpads 54 bzw. 56 verbunden. Die Lötpads 54 und 55 werden dabei mit einem Steuersignal für das Halbleiterschaltelement 20 beaufschlagt. Die Lötpads 56 und 57 sind mit dem Source-Anschluss des Halbleiterschaltelements 20 gekoppelt und über die nicht weiter dargestellte Leiterzugstruktur mit der Last, d. h. dem Einspritzventil, verbunden.
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In der in 8d) gezeigten Anordnung ist der rückseitige Lötkontakt 20-1 mit den Lötpads 52, 53 gekoppelt. Die Lötkontakte 20-2 und 20-3 sind mit den Lötpads 55 bzw. 57 gekoppelt. Aufgrund der Beaufschlagung des rückseitigen Lötkontakts (Drain-Anschluss des Halbleiterschaltelements 20) mit der höheren Spannung Vboost kann die Anordnung für eine 3-Zylinder-Konfiguration verwendet werden.
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Wie aus den Darstellungen der 7 und 8 ohne Weiteres hervorgeht, ist das jeweilige Halbleiterschaltelement mit seiner Rückseite derart auf zwei der drei ersten Lötpads aufgebracht, dass keine elektrische Verbindung zu dem benachbarten, freien ersten Lötpad hergestellt ist. Weiterhin ist durch die Abmaße und die Anordnung der ersten Lötpads zueinander sichergestellt, dass über die bereits beschriebenen Durchkontaktierungen eine Wärmeabfuhr sichergestellt werden kann.
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Durch die gezeigte Lötpadanordnung, bei der das ehemals einteilige Lötpad für den rückseitigen Lötkontakt des steuerbaren Halbleiterschaltelements in drei elektrisch voneinander isolierte und benachbart angeordnete Lötpads aufgeteilt ist, sowie einer Verdoppelung der den weiteren Lötkontakten des steuerbaren Halbleiterschaltelements zugeordneten Lötpads, kann durch die wahlweise Kontaktierung jeweiliger Teilmengen von Lötpads eine von zwei Konfigurationen ausgewählt werden. Die erfindungsgemäße Realisierung ermöglicht damit den Verzicht auf Jumper zur Bereitstellung einer Mehrzahl an Schaltkonfigurationen.
