DE102011085170A1 - Control module for automatic transmission control of e.g. passenger car, has electronic package, circuit board and support plate mechanically connected with each other, where rigid portion of circuit board is glued with support plate - Google Patents
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Abstract
Description
GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION
Die Erfindung betrifft ein Steuermodul, vorzugsweise für eine Getriebesteuerung eines Automatikgetriebes.The invention relates to a control module, preferably for a transmission control of an automatic transmission.
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
Steuermodule für Getriebesteuerungen können unter anderem Steuerelektronik, Leistungselektronik, diskrete Bauteile wie Sensoren und mindestens eine Steckverbindung zum Anschluss an den Fahrzeugkabelbaum umfassen. Die Steuermodule werden teilweise unter Getriebeöl verbaut und können den hohen Temperaturen im Getriebe ausgesetzt sein. Um die empfindliche Elektronik vor dem aggressiven Getriebeöl (ATF, „automatic transmission fluid“) zu schützen wird die Elektronik in der Regel in einem dichten Elektronikbaustein untergebracht.Control modules for transmission controls may include, but are not limited to, control electronics, power electronics, discrete components such as sensors, and at least one connector for connection to the vehicle wiring harness. The control modules are partially installed under transmission oil and can be exposed to high temperatures in the gearbox. In order to protect the sensitive electronics against the aggressive transmission oil (ATF), the electronics are usually housed in a sealed electronic module.
Dabei kann beispielsweise eine Steuerelektronik in einem hermetisch dichten Steuergerätegehäuse untergebracht sein. Die Kontaktierung zu peripheren Komponenten kann dann über ein Stanzgitter und mit Kabelverbindungen erfolgen. Der Elektronikbaustein kann in diesem Fall mittels Laserschweißen am Stanzgitter befestigt sein. Auch kann die Kontaktierung über eine Flexfolie, d.h. über eine flexible Leiterplatte erfolgen, die auf eine Trägerplatte befestigt ist, die zum Ableiten der im Elektronikbaustein entstehenden Wärme dienen kann. In this case, for example, a control electronics can be accommodated in a hermetically sealed control unit housing. The contacting with peripheral components can then take place via a stamped grid and with cable connections. In this case, the electronic component can be fastened to the stamped grid by means of laser welding. Also, the contacting via a flex foil, i. via a flexible printed circuit board, which is mounted on a support plate, which can serve to dissipate the heat generated in the electronic component.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
Es ist Aufgabe der Erfindung ein kosten- und montagegünstiges Steuermodul bereitzustellen.It is an object of the invention to provide a cost and installation-friendly control module.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und aus der folgenden Beschreibung.This object is solved by the subject matter of the independent claims. Further embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims and from the following description.
Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Steuermodul bzw. Steuergerät für ein Fahrzeug.One aspect of the invention relates to a control module or control device for a vehicle.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Steuermodul eine Trägerplatte, eine Leiterplatte bzw. PCB und einen Elektronikbaustein. Der Elektronikbaustein, die Leiterplatte und die Trägerplatte sind derart mechanisch miteinander verbunden sind, dass der Elektronikbaustein mit der Trägerplatte in thermischen Kontakt steht. Weiter ist ein starrer Abschnitt der Leiterplatte mit der Trägerplatte verklebt. Auf diese Weise kann auf einfache Art und Weise eine stabile und vibrationsfeste Verbindung zwischen Trägerplatte und Leiterplatte geschaffen werden, ohne dass Bohrungen oder Löcher für Nieten oder Schrauben in der Trägerplatte und/oder der Leiterplatte notwendig sind. Auch lässt sich auf diese Weise die Montage des Steuermoduls vereinfachen.According to one embodiment of the invention, the control module comprises a carrier plate, a printed circuit board or PCB and an electronic component. The electronic component, the printed circuit board and the carrier plate are mechanically connected to one another such that the electronic component is in thermal contact with the carrier plate. Next, a rigid portion of the circuit board is glued to the carrier plate. In this way, a stable and vibration-proof connection between the carrier plate and circuit board can be created in a simple manner without holes or holes for rivets or screws in the carrier plate and / or the circuit board are necessary. Also can be simplified in this way, the installation of the control module.
Die Leiterplatte kann eine vollständig starre Leiterplatte sein, die mit der Trägerplatte verklebt ist. Die Leiterplatte kann also auf die Trägerplatte aufgeklebt sein. Bei Verwendung einer starren Leiterplatte fallen keine oder nur geringe Werkzeugkosten im Vergleich zu einem Stanzgitter an. Zudem kann die Mustererstellzeit deutlich reduziert werden, da Leiterplatten sehr schnell in Serienqualität verfügbar sind. Änderungen sind sehr schnell umsetzbar, da keine aufwändigen Stanz- und/oder Umspritzungswerkzeuge geändert werden müssen. Dadurch ergibt sich eine Reduzierung der Entwicklungskosten und Entwicklungszeit. Durch die Verwendung einer starren Leiterplatte anstatt einer Flexfolie kann sich auch ein Kostenvorteil ergeben.The circuit board may be a completely rigid circuit board glued to the support plate. The circuit board can therefore be glued to the carrier plate. When using a rigid circuit board, no or only low tooling costs are incurred compared to a stamped grid. In addition, the pattern creation time can be significantly reduced because printed circuit boards are available very quickly in series quality. Changes can be implemented very quickly, since no elaborate punching and / or overmoulding tools have to be changed. This results in a reduction of development costs and development time. The use of a rigid circuit board instead of a flex foil can also result in a cost advantage.
Der Elektronikbaustein bzw. ein Elektronikgehäuse kann ein quaderförmiger Körper sein, beispielsweise ein Kunststoffkörper, in den elektronische Bauteile vergossen sind. Beispielsweise kann der Elektronikbaustein eine iTCU (integr. Transmission Control Unit), d.h. eine integrierte Getriebesteuereinheit umfassen.The electronic component or an electronics housing can be a cuboidal body, for example a plastic body, in which electronic components are cast. For example, the electronic device may include an iTCU (Integral Transmission Control Unit), i. comprise an integrated transmission control unit.
Der Elektronikbaustein kann beispielsweise eine Steuerungselektronik, einen Speicher und/oder eine Leistungselektronik umfassen.The electronic module may include, for example, a control electronics, a memory and / or power electronics.
Die Leiterplatte kann Öffnungen (Lötaugen) aufweisen, durch die Kontaktelemente (Pins) des Elektronikbausteins gesteckt und mit der Leiterplatte verlötet werden können. Bauelemente des Steuermoduls, wie etwa der Elektronikbaustein, ein Sensor mit Pins, ein Steckerkontakt, Wire-Clips, Messerleisten/Stanzgitter können mittels Durchsteckpins und durch Löten auf der Leiterplatte befestigt werden. Zusätzlich können die Kontaktelemente auch mit der Leiterplatte verklebt werden.The circuit board may have openings (pads), can be inserted through the contact elements (pins) of the electronic module and soldered to the circuit board. Components of the control module, such as the electronic module, a sensor with pins, a plug contact, wire clips, male connectors / punched grid can be attached by means of through-pins and by soldering on the circuit board. In addition, the contact elements can also be glued to the circuit board.
Die elektrische Kontaktierung der Leiterplatte mit dem Elektronikbaustein kann mit einem Lötprozess erfolgen.The electrical contacting of the circuit board with the electronic module can be done with a soldering process.
Da der Elektronikbaustein vor dem Verkleben der Leiterplatte mit der Trägerplatte an der Leiterplatte angelötet werden kann, kann der Lötprozess vereinfacht werden. Die Montage des Elektronikbausteins auf der Leiterplatte kann in einer Standard-Lötanlage erfolgen, da nur die Leiterplatte mit anzulötenden Bauteilen und keine weiteren Modulteile wie die Trägerplatte in die Lötanlage eingebracht werden müssen. Beim Tiegellöten wird keine Wärme durch umliegende Metallteile „abgesaugt“, was die Qualität der Lötung deutlich erhöhen und die Lötwerkzeuge stark vereinfachen kann.Since the electronic component can be soldered to the circuit board before bonding the circuit board to the carrier plate, the soldering process can be simplified. The assembly of the electronic module on the circuit board can be done in a standard soldering, since only the circuit board to be soldered components and no other module parts such as the support plate must be introduced into the soldering. When Tiegelöten heat is "sucked" by surrounding metal parts, which can significantly increase the quality of the soldering and simplify the soldering tools.
In das Getriebesteuermodul können außerdem ein Sensor und ein Steckerkontakt integriert sein, die beispielsweise auch an der Trägerplatte und/oder der Leiterplatte befestigt sind. In the transmission control module also a sensor and a plug contact can be integrated, which are for example also attached to the support plate and / or the circuit board.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Steuermodul eine beidseitig klebende Klebefolie zum Verkleben der Leiterplatte und der Trägerplatte. Für die Klebeverbindung wird beispielsweise vorgeschlagen, den Klebstoff mit einer Klebefolie zu applizieren. Dabei kann es sich beispielsweise um eine beidseitig klebende Acrylkleberfolie handeln.According to one embodiment of the invention, the control module comprises a double-sided adhesive film for bonding the printed circuit board and the carrier plate. For the adhesive bond, for example, it is proposed to apply the adhesive with an adhesive film. This may be, for example, a double-sided adhesive acrylic adhesive film.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Leiterplatte einen starren und einen flexiblen Abschnitt. Die Leiterplatte kann auch mit dem flexiblen Abschnitt mit der Trägerplatte verklebt sein. Auf diese Weise kann der flexible Abschnitt, der zum Angleichen der Leiterplatte an die Trägerplatte dienen kann, an der Trägerplatte fixiert werden.According to one embodiment of the invention, the printed circuit board comprises a rigid and a flexible portion. The circuit board may also be glued to the flexible portion with the carrier plate. In this way, the flexible portion, which can serve to match the circuit board to the support plate, are fixed to the support plate.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Leiterplatte eine durchgehende Öffnung, in der der Elektronikbaustein angeordnet ist, so dass der Elektronikbaustein in direktem thermischen Kontakt mit der Trägerplatte steht. Die Wärme aus dem Elektronikbaustein kann somit direkt in die Trägerplatte abgeleitet werden. Dies eröffnet auch die Möglichkeit den Elektronikbaustein mit einem thermisch gut leitenden Klebstoff an der Trägerplatte direkt anzukleben.According to one embodiment of the invention, the printed circuit board comprises a through opening in which the electronic component is arranged, so that the electronic component is in direct thermal contact with the carrier plate. The heat from the electronic module can thus be derived directly into the carrier plate. This also opens up the possibility of directly adhering the electronic component to the carrier plate with a thermally highly conductive adhesive.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Trägerplatte ein thermisch gut leitendes Material und ist dazu ausgeführt, Wärme aus dem Elektronikbaustein abzuleiten. Die ganze Trägerplatte kann aus einem thermisch gut leitenden Material, beispielsweise einem Metall wie Aluminium, bestehen. Die Trägerplatte kann ein Blech oder ein Verbund von Kunststoff und Blech sein. Die (Aluminium-)Trägerplatte kann für den Elektronikbaustein einen Kühlkörper darstellen. Dadurch kann die Verlustleistung des Elektronikbausteins erhöht werden und günstigere Bauelemente im Elektronikbaustein eingesetzt werden.According to one embodiment of the invention, the carrier plate comprises a thermally highly conductive material and is designed to dissipate heat from the electronic component. The entire support plate may consist of a thermally highly conductive material, such as a metal such as aluminum. The carrier plate may be a sheet or a composite of plastic and sheet metal. The (aluminum) carrier plate can represent a heat sink for the electronic component. As a result, the power loss of the electronic module can be increased and cheaper components can be used in the electronic module.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Trägerplatte eine Vertiefung, in der der Elektronikbaustein angeordnet ist. Die Vertiefung kann beispielsweise durch Stanzen oder Verformen eines Blechs hergestellt werden. According to one embodiment of the invention, the support plate comprises a recess in which the electronic component is arranged. The recess can be made for example by punching or deformation of a sheet.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Elektronikbaustein zwischen der Trägerplatte und der Leiterplatte aufgenommen und dadurch von beiden Seiten geschützt.According to one embodiment of the invention, the electronic component is received between the carrier plate and the printed circuit board and thereby protected from both sides.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Elektronikbaustein mit der Trägerplatte verklebt ist, beispielsweise mit einem besonders gut wärmeleitenden Klebstoff. Eine zusätzliche mechanische Fixierung kann entfallen.According to one embodiment of the invention, the electronic component is glued to the carrier plate, for example with a particularly good heat-conducting adhesive. An additional mechanical fixation can be omitted.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Elektronikbaustein mit einer Feder gegen die Trägerplatte gedrückt. Auch auf diese Weise kann eine gute thermische Verbindung zwischen Elektronikbaustein und Trägerplatte hergestellt werden.According to one embodiment of the invention, the electronic component is pressed with a spring against the carrier plate. Also in this way a good thermal connection between the electronic component and the carrier plate can be produced.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Trägerplatte eine durchgehende Öffnung (beispielsweise eine Bohrung oder eine Ausnehmung) zur Aufnahme wenigstens eines von der Leiterplatte abstehenden elektrischen Kontakts auf. Durch diese Aussparung in der Trägerplatte, die zum Löten des elektrischen Kontakts an die Leiterplatte verwendet werden kann, kann auf der dem Elektronikbaustein gegenüberliegenden Seite der Trägerplatte eine Vertiefung entstehen. Diese Vertiefung kann zum Schutz vor Spänen aus dem Getriebe mittels einer einfachen Abdeckung oder eines Vergusses verschlossen werden. Damit entfallen komplexe Bauteile und es ergeben sich Kostenvorteile und eine Qualitätsverbesserung. Die durchgehende Öffnung in der Leiterplatte kann mit einer Abdeckung oder mit einem Vergussmaterial verschlossen sein.According to one embodiment of the invention, the carrier plate on a through opening (for example, a bore or a recess) for receiving at least one projecting from the circuit board electrical contact. Through this recess in the support plate, which can be used for soldering the electrical contact to the circuit board, a recess can be formed on the opposite side of the electronic component of the support plate. This recess can be closed to protect against chips from the gearbox by means of a simple cover or potting. This eliminates complex components and there are cost advantages and quality improvement. The through opening in the circuit board may be closed with a cover or with a potting material.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Trägerplatte eine Vertiefung (eine Sicke bzw. einen verformten oder eingebeulten Abschnitt) zur Aufnahme wenigstens einer von der Leiterplatte abstehenden elektrischen Kontaktstelle auf. Die Kontaktstelle kann den elektrischen Kontakt und Lot zum Verbinden des elektrischen Kontakts mit der Leiterplatte umfassen.According to one embodiment of the invention, the carrier plate has a depression (a bead or a deformed or dented section) for receiving at least one electrical contact point projecting from the printed circuit board. The pad may include the electrical contact and solder for connecting the electrical contact to the circuit board.
Die Vertiefung kann zum Schutz der direkten Lötstelle vor Metallspänen als Schwebstoffe im Getriebeöl dienen. Ein separates Bauteil, wie ein Spanschutzdeckel ist nicht nötig. Mit einem Spanschutz kann verhindert werden, dass durch Metallspäne kein Kurzschluss an den Kontaktelementen (Pins) und den Lötstellen im Steuermodul erzeugt wird. The recess can serve to protect the direct solder joint from metal chips as suspended matter in the transmission oil. A separate component, such as a chip protection cover is not necessary. With chip protection, it is possible to prevent metal chips from generating a short circuit at the contact elements (pins) and the solder joints in the control module.
Da die Trägerplatte mit den Vertiefungen keine Durchbrüche aufweisen muss, kann die Wärmeableitung aus dem Elektronikbaustein in der Trägerplatte vollflächig erfolgen. Die Abwärme aus dem Elektronikbaustein kann über den vollen Querschnitt der Metallplatte zum kühlenden Ölstrom hin oder zu Anschraubpunkten oder zu Kühlflächen im Getriebe erfolgen. Die Trägerplatte kann zur Wärmeverteilung, als Wärmepuffer und als Kühlfläche für das Steuermodul dienen.Since the carrier plate with the recesses must have no openings, the heat dissipation from the electronics module in the carrier plate can be made over the entire surface. The waste heat from the electronic module can be carried over the full cross-section of the metal plate for cooling oil flow towards or to screw-on points or to cooling surfaces in the transmission. The carrier plate can serve for heat distribution, as a heat buffer and as a cooling surface for the control module.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst eine elektrische Kontaktstelle zum Verbinden des Elektronikbausteins mit der Leiterplatte einen elektrischen Kontakt (beispielsweise einen Pin), der durch eine Öffnung in der Leiterplatte geführt ist und der die Leiterplatte U-förmig umgreift. Dies erleichtert das Fixieren des Elektronikbausteins an der Leiterplatte vor dem Löten. Darüber hinaus steht der elektrische Kontakt nicht so weit von der Leiterplatte ab wie nicht umgebogener Pin.According to one embodiment of the invention, an electrical contact point for connecting the electronic component to the printed circuit board comprises an electrical contact (for example a pin), which is guided through an opening in the circuit board and which surrounds the circuit board U-shaped. This facilitates the fixing of the electronic module to the circuit board before soldering. In addition, the electrical contact is not as far from the PCB as not bent pin.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind elektrische Kontaktstellen zum Verbinden des Elektronikbausteins mit der Leiterplatte zwischen der Leiterplatte und dem Elektronikbaustein mit einem Spanschutz abgedeckt. Auch dies kann zum Schutz vor Kurzschlüssen zwischen den Kontaktstellen durch Metallspäne aus dem Getriebe dienen. Der Spanschutz kann eine Spanschutzfolie, einen Deckel und/oder ein Vergussmaterial umfassen.According to one embodiment of the invention, electrical contact points for connecting the electronic component to the printed circuit board between the printed circuit board and the electronic component are covered with a chip protection. Again, this can serve to protect against short circuits between the pads by metal chips from the transmission. The chip protection may comprise a chip protection film, a lid and / or a potting material.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Leiterplatte mit einer ersten Klebeverbindung mit der Trägerplatte verbunden und der Elektronikbaustein mit einer zweiten Klebeverbindung mit der Trägerplatte verbunden. Beide Komponenten können mit zwei unterschiedlichen Arten von Klebstoff bzw. Klebefolie miteinander verklebt werden. Die zweite Klebeverbindung kann eine höhere Wärmeleitfähigkeit aufweisen als die erste Klebeverbindung. Damit kann einerseits eine gute Wärmeableitung aus dem Elektronikbaustein in die Trägerplatte ausgeführt werden und andererseits die Lötstellen besonders gut abgedichtet werden, da verschiedene Klebstoffe, die besonders gut für die jeweilige Aufgabe optimiert sind, eingesetzt werden können.According to one embodiment of the invention, the printed circuit board is connected to the carrier plate with a first adhesive bond and the electronic component is connected to the carrier plate with a second adhesive bond. Both components can be glued together with two different types of adhesive or adhesive film. The second adhesive bond may have a higher thermal conductivity than the first adhesive bond. Thus, on the one hand a good heat dissipation from the electronic module can be performed in the support plate and on the other hand, the solder joints are particularly well sealed, as various adhesives that are particularly well optimized for the task can be used.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Figuren detailliert beschrieben. Embodiments of the invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGURENBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
Grundsätzlich sind identische oder ähnliche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Basically, identical or similar parts are provided with the same reference numerals.
DETAILIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELENDETAILED DESCRIPTION OF EMBODIMENTS
Die
Basis des Moduls ist die ein- oder mehrteiliger Trägerplatte
Die Trägerplatte
Mit dem gleichen Klebstoff
Zum Schutz des Schaltungsträgers
Auf der Trägerplatte
Die elektrische Kontaktierung
Die
Die
Die
Die
Die Pins
An der Berührungsstelle der Abschnitte
Beide Komponenten
Die
Die
Die
Nach dem Selektivlöten des Verbunds aus dem Elektronikbaustein
Außerhalb der Sicken
Wenn keine öldichte Klebeverbindung
Die Trägerplatte/Blechplatte
Die Pins
Die
Mit einer durchgehenden Klebeverbindung
Die Klebeverbindung
Auch eine zusätzliche Kleberverbindung
Die Klebeverbindung
Wenn weitere Stellen auf der Leiterplatte
Die
Die Trägerplatte
Bei sehr schmalen Stegen kann es zum Wärmestau bzw. zu schlechter Wärmeableitung kommen. Es wird nicht der volle Querschnitt der Trägerplatte
Die
Je Anschlussreihe des Elektronikbaustein
Die Wärmeableitung bei der Trägerplatte
Da das Löten vor dem Aufkleben der Trägerplatte
Alternativ zum Selektivlöten kann auch ein Reflow-Löten oder ein Thermodenlöten, Heißluftlöten usw. mit Surface-Mount-Technik erfolgen. As an alternative to selective soldering, reflow soldering or thermode soldering, hot air soldering, etc. can also be performed using surface-mount technology.
Die
Die Pins
Die Pins
Damit ist vor dem Löten sichergestellt, dass die Pins
Die Themode fährt wieder hoch, bevor das Lot erstarrt, d.h. der Pin
Das Lotpastendepot
Die
Die Trägerplatte
Durch ein Verkleben der Leiterplatte
Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass „umfassend“ keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.In addition, it should be noted that "encompassing" does not exclude other elements or steps, and "a" or "an" does not exclude a multitude. It should also be appreciated that features or steps described with reference to any of the above embodiments may also be used in combination with other features or steps of other embodiments described above. Reference signs in the claims are not to be considered as limiting.
Claims (12)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102011085170A DE102011085170A1 (en) | 2011-10-25 | 2011-10-25 | Control module for automatic transmission control of e.g. passenger car, has electronic package, circuit board and support plate mechanically connected with each other, where rigid portion of circuit board is glued with support plate |
Applications Claiming Priority (1)
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