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Stand der Technik
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DE 10 2009 027 905 A1 bezieht sich auf eine Vorrichtung mit einem Halbleiterbauelement und einem Gehäuse sowie ein Verfahren zur Herstellung der Vorrichtung. Das Gehäuse umfasst wenigstens einen elektrischen Anschluss und wenigstens einen Befestigungspunkt. Das Gehäuse weist eine erste Umhüllung aus Duroplast auf, welche das Halbleiterbauelement im Wesentlichen umschließt. Das Gehäuse weist des Weiteren eine zweite Umhüllung auf, welche die erste Umhüllung umschließt. Die zweite Umhüllung ist aus einem Thermoplast gefertigt oder aus einem Duroplasten. Der elektrische Anschluss und der Befestigungspunkt befinden sich an der zweiten Umhüllung.
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DE 1096 25 228 C2 bezieht sich auf einen Systemträger für die Montage einer integrierten Schaltung in einem Spritzgussgehäuse. Der Systemträger weist mindestens einen Leiter auf, der eine Kontaktfläche zur Kontaktierung der integrierten Schaltung von außerhalb des Gehäuses aufweist. Die Form wenigstens eines der Leiter ist derart ausgebildet, dass ein Federelement entsteht, das beim Spritzgießen des Gehäuses durch ein Spritzwerkzeug stauchbar ist. Dadurch ist die Kontaktfläche gegen eine Innenwand des Spritzwerkzeugs pressbar.
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DE 10 2008 003 700 A1 hat ein elektronisches Bauteil und ein Verfahren zur dessen Herstellung zum Gegenstand. Das elektronische Bauteil umfasst elektrisch leitfähige Kontakte und eine Leiterplatte. Die Leiterplatte ist von einem Mantel aus einem ersten Kunststoffmaterial ummantelt. Die elektrisch leitfähigen Kontakte sind von einem Rahmen von einem zweiten Kunststoff umhüllt. Der erste Kunststoff ist ein Duroplast, der zweite ein Thermoplast. Der Thermoplast stellt keine Barriere gegen Getriebeöl dar, es dient der Formgebung des Duroplastes, einer Vorpositionierung der elektrisch leitfähigen Kontakte und dient zur Vermeidung der mechanischen Nachbearbeitung des Duroplasts.
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DE 10 2009 047 329 A1 hat eine flexible Leiterplatte sowie eine elektrische Vorrichtung zum Gegenstand. Die flexible Leiterplatte weist mindestens eine Leiterbahn und eine die Leiterbahn zumindest bereichsweise einschließende Hülle auf. Zwischen der Leiterbahn und der Hülle befindet sich mindestens eine Klebstoffschicht zur Befestigung der Hülle. Dabei ist vorgesehen, dass eine die Hülle zumindest teilweise bereichsweise umfassende Abdeckung vorgesehen ist, wobei zwischen der Hülle und der Abdeckung mindestens eine Füllschicht vorgesehen ist.
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US 2006/0134937 A1 bezieht sich auf ein elektronisches Bauteil und ein Verfahren zu dessen Herstellung. Gemäß dieser Lösung ist eine Elektronikkomponente von einer Menge vergossenen Harzes überdeckt. Es ist ein konvex ausgebildetes Verbindungselement vorgegeben, welches einen metallischen Anschluss aufweist zur Kontaktierung und welches aus der vergossenen Harzmasse hervorsteht. Des Weiteren ist ein Versiegelungselement um die harzvergossene Masse angeordnet.
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Es hat sich herausgestellt, dass Leiterplatten oder Schaltungsträger, die elektronische Bauelemente aufnehmen und anschließend mit einem thermoplastischen Material umspritzt werden, durch die beim Spritzgießprozess auftretenden Belastungen hinsichtlich einer thermischen Belastung und hinsichtlich einer Druckbeaufschlagung Schaden nehmen können. Weiterhin kann durch unterschiedliche Temperaturausdehnungskoeffizienten von Thermoplasten und Leiterplatten (Schaltungsträger) eine Beschädigung der elektronischen Bauelemente in der Anwendung verursacht werden.
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Mit einem standardmäßig angewendeten Umspritzungsverfahren, d.h. der standardmäßig applizierten Mold-Technologie, die üblicherweise zur Herstellung elektronischer Bauelemente, wie IC's, Chips und dergleichen eingesetzt wird, besteht keine Möglichkeit, komplexe Geometrien prozesssicher herzustellen. Dadurch sind die konstruktiven Möglichkeiten eingeschränkt.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung geht aus von einer Ummantelung der elektronischen Bauteile mit einer Schutzmasse, welche thermische und mechanische Belastungen der Bauteile eines thermoplastischen Umspritzungsvorganges verringert. Als Schutzmassen, die in Frage kommen, sind Werkstoffe wie zum Beispiel Elastomere (Silikonkautschuk) oder Harze denkbar. Diese Schutzmassen sind in der Lage, bei der Durchführung der thermoplastischen Umspritzung einen ausreichenden thermischen und mechanischen Schutz gegen Beschädigung der elektronischen Bauteile sicherzustellen. Darüber hinaus sind negative Auswirkungen unterschiedlicher Temperaturausdehnungskoeffizienten bei Temperaturbelastung in der Anwendung hier ausgeschlossen. Über den bisher standardmäßig eingesetzten Mold-Vorgang können diese Anforderungen zwar erfüllt werden, jedoch sind Beschädigungen der elektronischen Bauelemente durch den Spritzgießprozess nicht 100-prozentig auszuschließen.
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Hier setzt die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung an.
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Ausgehend von der Standardmold-Technologie werden im Rahmen dieses Verfahrens thermoplastische Kunststoffmaterialien eingesetzt, welche die Beschädigungsgefahr der zu umhüllenden elektronischen Bauelemente erheblich herabsetzen.
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Es ist bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung dafür Sorge zu tragen, die Mold-Geometrie so einfach wie möglich zu halten, um in einem zweiten Prozessschritt das bereits ummoldete Teil, d.h. den Schaltungsträger mit elektronischen Bauelementen mit einem Thermoplasten wie zum Bespiel PA zu umspritzen. Dabei soll eine thermoplastische Eigenschaften aufweisende Schutzmasse zum Einsatz kommen mit einer globularen Füllung wie zum Beispiel PA-GB50. Dadurch ist ein isotropisches Verhalten des Thermoplasten sichergestellt; hier wird ein nahezu identisches Temperaturausdehnungsverhalten erreicht, hinsichtlich der thermisch bedingten Ausdehnung von Leiterplatte und Schutzmasse. Alternativ dazu besteht die Möglichkeit, anisotropische Füllstoffe für kritische Raumrichtungen einzusetzen.
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Die thermoplastische Hülle soll das Steuergerät, d.h. die Leiterplatte mit darin aufgenommenen elektronischen Bauelementen äußerlich bis über einen Dichtbereich hinaus umschließen, so dass das Eindringen flüssiger Medien mit sicher ausgeschlossen werden kann. Auf diese Weise ist eine mögliche Spaltbildung zwischen dem Moldkörper und der thermoplastischen Hülle unproblematisch. Eine zu starke Belastung des Moldkörpers jedoch aufgrund von unterschiedlichen thermischen Ausdehnungen kann durch die konstruktive Auslegung des Moldkörpers kompensiert werden. So können zum Beispiel am Moldkörper gezielt Schrägflächen ausgebildet sein.
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Des Weiteren besteht die Möglichkeit, Füllstoffe einzusetzen, beispielsweise Metalloxide, die gute Wärmeleiteigenschaften aufweisen. So wird die thermoplastische Ummantelung des Steuergerätes zu einem Kühlkörper desselben. Es besteht die Möglichkeit, eine einfache Oberflächenstruktur in Gestalt von Kühlrippen in großer Einfachheit auszuführen.
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Vorteile der Erfindung
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Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung kann eine Gewichts- und Kostenersparnis dadurch erreicht werden, dass die eingesetzte Moldmasse reduziert wird und die pro Steuergerät eingesetzte Moldmasse reduziert wird, können größere Steuergeräte ummoldet werden.
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Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung des Umspritzens einer Leiterplatte oder eines Schaltungsträgers an dem elektronische Komponenten aufgenommen sind, erlaubt auch komplexe mechanisch belastbare Geometrien filigran zu umspritzen. Komplexe mechanisch belastbare Geometrien sind beispielsweise die Verriegelung eines Kabelbaumsteckers, Führungsrippen, C-Schiene. Optional besteht die Möglichkeit, ein Steckerinterface direkt anzuspritzen und somit eine freiliegende Dichtung zu vermeiden. Bei einer als Umspritzung ausgebildeten Steckerschnittstelle kann die Toleranzkette durch einen direkten Bezug zwischen der Leiterplatte und dem Gehäuse reduziert werden. Des Weiteren können durch Befestigungselemente zwischen dem Steuergerät, d.h. der mit mindestens einem elektronischen Bauelement versehenen Leiterplatte und der Karosserie eines Fahrzeugs direkt angespritzt werden. Es besteht die Möglichkeit, eine prozesssichere Füllung filigraner Geometrien durch Spritzgusstechnik auszubilden. Bei dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren ist eine prozesssichere Füllung auch filigran verlaufender Geometrien durch die Spritzgusstechnik möglich, da eine gute Fließeigenschaften aufweisende Schutzmasse, nämlich ein Thermoplast eingesetzt wird. Die werkzeugtechnischen Möglichkeiten der Spritzgusstechnik lassen sich vollständig ausnutzen aufgrund des Vorhandenseins geringer Ausformschrägen und des Einsatzes von Schiebern. Es besteht eine leichtere Abdichtbarkeit der Geometrie im Spritzgusswerkzeug, da der Thermoplast im Vergleich zur Moldmasse in der Verarbeitung eine höhere Viskosität aufweist. In optionaler Weise ist eine verbesserte Wärmeabfuhr aus dem Werkzeug durch entsprechend gefüllte Thermoplaste gegeben. Die heute standardmäßig eingesetzten Leiterplattenpositionieröffnungen werden durch den als Schutzmasse eingesetzten Thermoplasten sicher abgedichtet, so dass das Eindringen von Feuchtigkeit ausgeschlossen werden kann. Es besteht eine wesentlich höhere Robustheit der Leiterplatte gegenüber Beschädigung.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.
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Es zeigt:
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1 ein Steuergerät mit einem von einer thermoplastischen Umhüllung umgebenden Moldkern,
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2 eine Draufsicht auf das mit einer thermoplastischen Umhüllung versehene Steuergerät,
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3 die Darstellung eines Dichtbereiches und eines Feuchtbereiches anhand eines Kabelbaumsteckers und eines Steuergerätes,
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4 eine alternative Ausführungsvariante der thermoplastischen Umhüllung mit angespritzten Interfacekragen,
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5 eine Draufsicht auf die in 4 dargestellte weitere Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Steuergerätes mit thermoplastischer Umhüllung,
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6 einen von einer thermoplastischen Umhüllung umgebenen Moldkern mit rechtwinklig verlaufenden Stirnseiten und
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6.1 eine Darstellung eines von der thermoplastischen Umhüllung umgebenen Moldkörpers, wobei dieser eine Relativbewegung zwischen Moldkern und thermoplastischer Umhüllung ermöglichende Schrägen zum Spannungsausgleich aufweist.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt ein Steuergerät mit einem Moldkern, der von einer thermoplastischen Umhüllung umgeben ist.
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Aus der Darstellung gemäß 1 geht ein Steuergerät 10 hervor, welches ein Leiterplattensubstrat 12 (PCB) umfasst. Das Leiterplattensubstrat 12 umfasst an einem freiliegenden Ende Kontaktfahnen 14, die auch als Lands bezeichnet werden und die, wie in der Darstellung gemäß 1 gezeigt, an Ober- und Unterseite des frei aus dem Steuergerät 10 herausragenden Endes des Leiterplattensubstrates 12 liegen. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Kontaktfahnen 14 entweder nur auf der Ober- oder nur auf der Unterseite des frei herausragenden Endes des Leiterplattensubstrates 12 vorzusehen. An dem Leiterplattensubstrat 12 können auf Ober- und/oder Unterseite elektrische oder elektronische Bauelemente 16 angeordnet sein. Im in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel befinden sich die elektronischen Bauelemente sowohl an der Oberseite als auch an der Unterseite des Leiterplattensubstrates 12. Die elektronischen Bauelemente 16 samt des Leiterplattensubstrates 12 sind von einem Moldkern 18 umschlossen, der in der Regel aus einem Duroplasten hergestellt wird, beispielsweise Epoxid (Polyadditionsprodukt).
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Der Moldkern 18, welcher die elektrischen beziehungsweise die elektronischen Bauelemente 16 an der Ober- und der Unterseite des Leiterplattensubstrates 12 umschließt, ist seinerseits von einer thermoplastischen Umhüllung 22 umgeben. In die thermoplastische Umhüllung ist eine Radialdichtung 20 eingelassen, welche einen Dichtbereich 36 von einem Feuchtigkeit ausgesetzten Bereich 38 trennt (vgl. Darstellung gemäß 3).
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Die thermoplastische Umhüllung 22 wird der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung folgend aus einem Thermoplasten hergestellt, der eine globulare oder faserförmige Füllung enthält. Bei der globularen Füllung kann es sich beispielsweise um PA-GB50 handeln, welcher dem Thermoplasten isotropische Eigenschaften verleiht. Bei dem Material des Thermoplasten handelt es sich bevorzugt um ein solches, welches ein Temperaturausdehnungsverhalten aufweist beziehungsweise einen dementsprechenden thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, welcher dem des Leiterplattensubstrates 12 des Steuergerätes 10 entspricht, beziehungsweise welcher diesem sehr ähnlich ist. Des Weiteren können dem thermoplastischen Material, aus welchem die thermoplastische Umhüllung 22 gespritzt wird, anisotropische Eigenschaften aufweisende Füllstoffe beigemischt sein, welche für kritische Raumrichtungen relevant sind.
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Bei den eingesetzten Füllstoffen handelt es sich um mineralische Füllstoffe, so zum Beispiel kurz oder lang ausgebildete Glasfasern, Kohlefasern, Aramidfasern. Bei den kritischen Raumrichtungen handelt es sich um diejenigen Richtungen, in denen Relativbewegungen zwischen dem Moldkern 18 und der thermoplastischen Umhüllung 22 auftreten können.
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Wie in 1 des Weiteren angedeutet ist, kann die thermoplastische Umhüllung 22 des Moldkerns 18 auch eine Verrippung 24 aufweisen. Dies ist beispielsweise dann sinnvoll, wenn dem thermoplastischen Material Metalloxide beigemischt sind, welche gute Wärmeleiteigenschaften aufweisen. So lässt sich die thermoplastische Umhüllung 22 des Moldkerns 18 als Kühlkörper gestalten, an dem eine entsprechende Oberflächenvergrößerung beispielsweise durch die in 1 dargestellte Verrippung 24 angespritzt werden kann. Ohne dass zusätzliche Arbeitsschritte erforderlich wären, kann die eine Wärmeabfuhr ermöglichende Verrippung 24 beim Spritzvorgang der thermoplastischen Umhüllung 22 erzeugt werden.
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Der Darstellung gemäß 1 ist des Weiteren zu entnehmen, dass sich an einer Außenfläche 28 der thermoplastischen Umhüllung 22 ein Befestigungselement 26 befindet. Dieses kann ebenfalls sehr einfach bei der Herstellung der thermoplastischen Umhüllung 22 beispielsweise als Arretiernocken 46 ausgebildet, gefertigt werden, ohne dass es zusätzlicher Arbeitsgänge bedürfte.
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Der Darstellung gemäß 2 ist eine Draufsicht auf die thermoplastische Umhüllung des Steuergerätes 10 gemäß der Darstellung gemäß 1 zu entnehmen.
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Aus der Draufsicht geht hervor, dass das Leiterplattensubstrat 12 an seinem frei aus der thermoplastischen Umhüllung 22 hervorstehenden Ende auf der Oberseite die Kontaktfahnen 14 (Lands) aufweist. In der 2 ragt seitlich über die thermoplastische Umhüllung 22 die Radialdichtung 20 hervor. Auf der Oberseite der thermoplastischen Umhüllung 22 sind parallel zueinander verlaufende Einzelrippen der Verrippung 24, 30 zu entnehmen. Der Darstellung gemäß 2, Bezugszeichen 32 zeigt eine partielle Moldung 32. Die Moldung kann auch beidseitig verlaufend ausgebildet sein, vgl. Bezugszeichen 34 in 1, was bedeutet, dass der Moldkern 18 das Leiterplattensubstrat 12 – wie in 1 dargestellt – an Ober- und Unterseite gleichmäßig umschließt.
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3 zeigt die Darstellung eines Dichtbereiches und eines Feuchtbereiches anhand eines direkt kontaktierenden Kabelbaumsteckers und eines Steuergerätes mit Moldkern und thermoplastischer Umhüllung.
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3 zeigt, dass das Steuergerät 10 am offenen Ende des Leiterplattensubstrates 12, dort, wo die Kontaktfahnen 14 angeordnet sind, durch einen Kabelbaumstecker 40 kontaktiert ist. Bei dem Kabelbaumstecker 40 gemäß der Darstellung in 3 handelt es sich um einen direkt kontaktierenden Kabelbaumstecker 40. Der Kabelbaumstecker 40 umschließt die Kontaktierung 42 und weist eine Einschuböffnung 44 auf, welche Teile der Umhüllung 22 aus thermoplastischem Material noch mit umschließt. Innerhalb der Einschuböffnung 44 verläuft eine Grenze zwischen einem Dichtbereich 36 und einem Feuchtigkeit ausgesetzten Bereich 38. Entlang der Grenze zwischen den beiden genannten Bereichen 36 und 38 dichtet die Radialdichtung 20 die Innenseite der Einschuböffnung 44 gegen die thermoplastische Umhüllung 22 ab. Eine Arretierung des Steuergerätes 10 im Kabelbaumstecker 40 erfolgt durch das hier als Arretiernocken 46 ausgebildete Befestigungselement. Wie aus der Darstellung gemäß 3 hervorgeht, erstreckt sich die thermoplastische Umhüllung 22 vollständig innerhalb des Feuchtigkeit ausgesetzten Bereiches 38 und darüber hinausgehend auch noch teilweise in den Dichtbereich 36 hinein. Durch eine derartige Ausgestaltung der thermoplastischen Umhüllung 22 ist das Steuergerät 10 äußerlich bis über den Dichtbereich 36 hinaus umschlossen, so dass das Eindringen flüssiger Medien mit Sicherheit ausgeschlossen werden kann. Aus der Darstellung gemäß 3 geht darüber hinaus hervor, dass das Leiterplattensubstrat 12 mit den daran aufgenommenen elektronischen beziehungsweise elektrischen Bauelementen 16 vollständig vom Moldkern 18 – in der Regel als Duroplast ausgeführt – umschlossen ist. Um den Moldkern 18 herum ist die thermoplastische Umhüllung 22 ausgeführt, die hier an der Oberseite liegend, die Verrippung 24 zur besseren Wärmeabfuhr an die Umgebung aufweist. Die Feuchtigkeit, die sich an der Außenseite 28 der thermoplastischen Umhüllung 22 befindet und der das Steuergerät 10 somit ausgesetzt ist, kann nicht über die Einschuböffnung 44 in den Kabelbaumstecker 40 zu kriechen, da dies durch die Radialdichtung 20 verhindert wird. Durch die gewählte Anordnung gemäß 3 kann erreicht werden, dass eine potentielle Spaltbildung zwischen dem Moldkern 18 und der Innenseite der thermoplastischen Umhüllung 22 unproblematisch bleibt, da in eventuell sich auftuende Spalte keine Feuchtigkeit einzudringen vermag.
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4 zeigt eine weiter Ausführungsmöglichkeit des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Steuergerätes, dessen Moldkern von der thermoplastischen Umhüllung umschlossen ist.
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In dieser Ausführungsvariante befindet sich auf der steckerkontaktseitigen Seite der thermoplastischen Umhüllung 22 ein Steckergegenteil 52. Dieses umschließt die Kontaktfahnen 14 am zu kontaktierenden Ende des Leiterplattensubstrates 12. In vorteilhafter Weise sind an die thermoplastische Umhüllung 22 in diesem Ausführungsbeispiel Interfacekragen 28 (48??) angeschlossen. Wie aus der Draufsicht gemäß 5 auf die in 4 in der Seitenansicht dargestellte zweite Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Steuergerätes 10 hervorgeht, umfasst ein jeder der Interfacekragen 48 eine Durchgangsöffnung 50. 5 zeigt darüber hinaus, dass das Steckergegenteil 52 beziehungsweise die in 5 dargestellte Unterseite sich derart erstreckt, dass die Kontaktfahnen 14 am zu kontaktierenden Ende des Leiterplattensubstrates 12 überdeckt sind. Am Steckergegenteil 52 können analog zum in 3 dargestellten Arretiernocken 46 an der Außenseite der thermoplastischen Umhüllung 22 korrespondierende Befestigungselemente vorgesehen sein. Die Draufsicht gemäß 5 zeigt, dass die thermoplastische Umhüllung 22 in dieser Ausführungsvariante vier Interfacekragen 48 aufweist, mit denen die thermoplastische Umhüllung 22 und damit das Steuergerät 10 an einem Einbauort fixiert werden kann. Anstelle der in den 4 und 5 dargestellten zwei beziehungsweise vier Interfacekragen 48 kann auch eine davon verschiedene Anzahl von Interfacekragen 48 bei der Herstellung der thermoplastischen Umhüllung 22 ausgeführt werden.
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Der Darstellung gemäß 6 ist eine Ausführungsvariante zu entnehmen, gemäß der ein Moldkern eine eher ungünstige Geometrie aufweist; die in 6 gezeigte Ausführungsform gehört nicht zur Erfindung, sondern ist aus Gründen der Erklärung enthalten.
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Zur Verdeutlichung der weiter unten stehend beschriebenen Darstellung nach 6.1 wird im Zusammenhang mit 6 darauf verwiesen, dass in dieser Ausführungsvariante der Moldkern 18 eine im Wesentlichen rechtwinklige Geometrie aufweist. Ein Abstand zwischen einem von der thermoplastischen Umhüllung 22 umgebenen Bereich des Endes des Leiterplattensubstrates 12 bis zu einer ersten Stirnseite 56 ist durch Bezugszeichen 60 bezeichnet. Sowohl die erwähnte erste Stirnseite 56 als auch eine weitere zweite Stirnseite 58 des Moldkerns 18 gemäß der Darstellung in 6 sind rechtwinklig ausgebildet. 6 zeigt des Weiteren, dass bei dieser Geometriewahl des Moldkerns 18 die den Moldkern 18 umgebende thermoplastische Umhüllung 22 eine vergleichsweise geringe Dicke aufweist. Aufgrund der gewählten Geometrien kann es bei unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten zu Spannungen zwischen dem Moldkern 18, der die elektrischen beziehungsweise elektronischen Bauelemente 16 am Leiterplattensubstrat 12 umschließt und der diesen umgebenden thermoplastischen Umhüllung 22 kommen. Aufgrund der geringen Dicke der thermoplastischen Umhüllung 22 insbesondere im Bereich der Stirnseiten 56, 58 des Moldkerns 18 ist auch ein Riss in der thermoplastischen Umhüllung – entsprechende Temperaturänderungen vorausgesetzt – nicht auszuschließen. Am zu kontaktierenden Ende des Leiterplattensubstrates 12 befinden sich an Ober- und Unterseite desselben die bereits erwähnten Kontaktfahnen 14; des Weiteren weist die thermoplastische Umhüllung 22 die Radialdichtung 20 auf. An der Oberseite der thermoplastischen Umhüllung 22 befindet sich die eine Wärmeabfuhr begünstigende Verrippung 24.
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In der Darstellung gemäß 6.1 hat der Moldkern 18 – verglichen mit der rechtwinkligen Geometrie des Moldkerns 18 gemäß der Darstellung in 6 – eine wesentlich günstigere äußere Geometrie. Insbesondere sind verglichen mit der rechtwinkligen Geometrie des Moldkerns 18 gemäß 6 am Moldkern 18 gemäß 6.1 Schrägen 62, 64 in unterschiedlicher Steigung ausgebildet. Die Schrägen 62, 64 an den einander gegenüberliegenden Enden des Moldkerns 18 verlaufen im Wesentlichen in horizontaler Richtung und wie aus der Darstellung gemäß 6 hervorgeht, dass die Stirnseiten 56 beziehungsweise 58 des dort eine rechtwinklige Geometrie aufweisende Moldkerns 18 im Wesentlichen in vertikaler Richtung verlaufen. Die Orientierung der Stirnseiten 56 beziehungsweise 58 der Ausführungsvariante in 6 sind für einen Spannungsabbau bei unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der aneinander liegenden Materialien eher ungünstig, während die Schrägen 62, 64, die gemäß der Variante in 6.1 im Wesentlichen in horizontaler Richtung verlaufen, Relativbewegungen zwischen der Außenseite des Moldkerns 18 einerseits und andererseits der Umhüllung aus thermoplastischem Material 22 ermöglichen. Aufgrund der möglichen Relativbewegungen zwischen dem Moldkern 18 beziehungsweise dessen Schrägen 62 und 64 und der Innenseite der thermoplastischen Umhüllung 22 kann ein Spannungsabbau erfolgen. Je ähnlicher die thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Materials, aus dem die thermoplastische Umhüllung 22 gefertigt ist und des Materials, welches den Moldkern 18 darstellt, sind, eine desto geringere Notwendigkeit für Relativbewegungen zum Spannungsabbau lässt sich zwischen den genannten Komponenten erreichen.
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In 6.1 ist dargestellt, vgl. Position 68, 70, wie der Dickenverlauf des Moldkerns 18 einerseits und der dazu korrespondierende Dickenverlauf 70 der thermoplastischen Umhüllung 22 andererseits verläuft. Ausgehend von der Radialdichtung 20 bewirkt ein sanftes Ansteigen der Schrägen 62 an diesem Ende des Moldkerns 18 eine dementsprechende Reduzierung der Dicke der thermoplastischen Umhüllung 22. Am gegenüber liegenden Ende des Leiterplattensubstrates 12, bei dem es zu einer Überdeckung 66 des Leiterplattensubstrates 12 und des Moldkerns 18 – im Gegensatz zur 6 – kommt, verlaufen die zweiten Schrägen 64 in unterschiedlichen Steigungen. Korrespondierend zu diesen unterschiedlich ausgebildeten Steigungen der zweiten Schrägen 64, stellt sich der Dickenverlauf 70 der thermoplastischen Umhüllung 22 an diesem Ende der thermoplastischen Umhüllung 22 ein. Die ersten und zweiten Schrägen 62 beziehungsweise 64 reduzieren Spannungen zwischen dem Moldkern 18 und der thermoplastischen Umhüllung 22, die durch unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten entstehen, da sich die thermoplastische Umhüllung 22 in Grenzen relativ zum Moldkern 18 bewegen kann.
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Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auch auf ein Verfahren zur Herstellung des Steuergerätes 10. Zunächst erfolgt die Ummantelung des Leiterplattensubstrates 12 und mindestens eines an diesem aufgenommene elektrischen oder elektronischen Bauelementes 16 mit einem Moldkörper 18. Das Material des Moldkörpers 18, d.h. die eine Schutzmasse, welche das mindestens eine elektrische und elektronische Bauelement überdeckt und schützt verringert mechanische und thermische Belastungen, die auf die Bauelemente 16 einwirken, wenn sich an die Herstellung des Moldkerns 18 ein Umspritzungsvorgang anschließt. Erfindungsgemäß erfolgt dieser sich an das Herstellen des Moldkerns 18 sich anschließende Umspritzungsvorgang mit einem thermoplastischen Material, welches eine globulare Füllung, zum Beispiel PA-GB50 umfasst, so dass sich das thermoplastische Material isotropisch verhält. Das thermoplastische Material der den Moldkern 18 umgebenden thermoplastischen Umspritzung 22 weist ein ähnliches Temperaturausdehnungsverhalten auf, wie das Leiterplattensubstrat 12. Alternativ besteht die Möglichkeit, dem thermoplastischen Material anisotropische Füllstoffe zuzusetzen, die eine besondere Relevanz für die kritischen Raumrichtungen X-, Y- und Z-Richtung aufweisen.
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Bei der Schutzmasse, d.h. dem Material des Moldkerns 18 handelt es sich beispielsweise um Elastomere wie Silikon-Kautschuk oder Harze. Bei der Herstellung der thermoplastischen Umhüllung 22 des Moldkerns 18 ist dafür Sorge zu tragen, dass die Geometrie des Moldkerns 18 möglichst einfach gehalten wird und insbesondere eine zu starke Belastung bei hohen thermischen Belastungen durch entsprechendes Vorsehen von Schrägen 62, 64 am Moldkörper 18 vermieden werden kann.
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Durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren können im Vergleich zum Standardmoldprozess filigranere Strukturen hergestellt werden, insbesondere besteht die Möglichkeit, einen Stecker-Gegenteil 52, über welches das Steuergerät 10 elektrisch kontaktiert wird, zu verriegeln. Ferner kann durch die Radialdichtung 20 das Stecker-Gegenteil 52 zum Gehäuse des Steuergerätes 10 hin abgedichtet werden; das Steuergerät 10 kann wie in 5 gezeigt mit Interfacekragen 48 zu Anbindung an ein Fahrzeug ausgestattet werden. Auch das Vorsehen der Verrippung 24 in einem Arbeitsgang ist möglich. Bisher bei Standardmoldverfahren eingesetzte Standmoldmassen für IC‘s, Prozessoren oder Speicherbausteine sind aus prozesstechnischen Gründen nicht in der Lage, diese komplexen Geometrien abzubilden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009027 A1 [0001]
- DE 109625228 C2 [0002]
- DE 102008003700 A1 [0003]
- DE 102009047329 A1 [0004]
- US 2006/0134937 A1 [0005]
