DE102012222180A1

DE102012222180A1 - Superflaches Getriebesteuermodul

Info

Publication number: DE102012222180A1
Application number: DE201210222180
Authority: DE
Inventors: Uwe Liskow
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-12-04
Filing date: 2012-12-04
Publication date: 2014-06-05
Anticipated expiration: 2032-12-05
Also published as: CN103857252A; DE102012222180B4; CN103857252B; KR20140071922A

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Getriebesteuermodule. Für eine verbesserte Wärmeabgabe bei gleichzeitig möglichst geringer Bauhöhe weist ein Getriebesteuermodul (10) eines Kraftfahrzeuggetriebes eine primäre Leiterbahnplatte (12) und eine sekundäre Leiterbahnplatte (16) auf, die auf einer ersten Seite (18) mit elektronischen Bauelementen (20) bestückt ist, und elektrische Verbindungen (22) zwischen der primären und der sekundären Leiterbahnplatte, und eine Matrixmasse (24). Die sekundäre Leiterbahnplatte und die darauf angeordneten Bauelemente sind gegenüber der Umgebung (26) abgedichtet. Weiter ist eine Trägerplatte (28) vorgesehen, die auf einer ersten Seite (30) an einem Getriebebauteil befestigbar ist und auf einer gegenüberliegenden zweiten Seite (32) ein Aufnahmevolumen (34) bildet, das von Seitenwandbereichen (36) umlaufend umschlossen ist. Die primäre Leiterbahnplatte liegt auf den Seitenwandbereichen auf, wobei die sekundäre Leiterbahnplatte mit der ersten Seite der zweiten Seite der Trägerplatte im Bereich des Aufnahmevolumens derart zugewandt angeordnet ist, dass die Bauelemente wenigstens teilweise in das Aufnahmevolumen ragen. Die Trägerplatte weist im Bereich unterhalb der elektronischen Bauelemente wenigstens einen Durchbruch (38) auf und das Aufnahmevolumen und der wenigstens eine Durchbruch sind mit der Matrixmasse aufgefüllt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Getriebesteuermodul gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein Kraftfahrzeuggetriebe gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 10, und ein Verfahren gemäß dem unabhängigen Anspruch 11.
GEBIET DER ERFINDUNG
Bei Getrieben in Kraftfahrzeugen werden zunehmend elektronische Getriebesteuerungen verwendet. Dazu werden beispielsweise elektronische Leistungsschaltungen mit Anschlüssen zu anderen Komponenten als Getriebesteuermodule ausgebildet und die Getriebesteuermodule werden z.B. innerhalb von Getriebegehäusen untergebracht, wobei die Leistungselektronik z.B. innerhalb eines Steuergerätegehäuses untergebracht wird, das zur besseren Abfuhr von Wärmeenergie dem Getriebeöl ausgesetzt wird. Im Zusammenhang mit der weiteren Verbesserung von Kraftfahrzeugantrieben, insbesondere der Leistungsoptimierung bei gleichzeitig verringertem Kraftstoffbedarf und vermindertem Abgasausstoß, sind leistungsfähigere Schaltungen erforderlich, die gleichzeitig jedoch eine erhöhte Wärmeabfuhr erfordern.
STAND DER TECHNIK
Aus der DE 10 2010 030 170 A1 ist ein Getriebesteuermodul eines Getriebes für Kraftfahrzeuge bekannt, bei dem ein Schaltungsträger mit einer Anzahl elektrischer Bauelemente versehen ist und an seiner Unterseite einen Verdrahtungsträger und an seiner Oberseite eine Wärmesenke aufweist. Die elektronischen Bauelemente sind von einer Moldmasse umgeben, die innerhalb eines Rahmens vorgesehen ist.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Es hat sich jedoch gezeigt, dass ein Bedarf nach einer verbesserten Wärmeabgabe besteht, bei der gleichzeitig auftretenden Forderung nach einer möglichst geringen Bauhöhe.
Diese Aufgabe wird durch ein Getriebesteuermodul, ein Kraftfahrzeuggetriebe und ein Verfahren nach einem der unabhängigen Ansprüche erreicht. Beispielhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen dargestellt.
Gemäß der Erfindung ist ein Getriebesteuermodul eines Kraftfahrzeuggetriebes vorgesehen, das eine primäre Leiterbahnplatte aufweist, die mit Anschlüssen für eine externe Verbindung oder eine Kontaktierung für weitere Bauteile versehen ist, sowie eine sekundäre Leiterbahnplatte, die auf einer ersten Seite mit elektronischen Bauelementen bestückt ist. Außerdem sind elektrische Verbindungen zwischen der primären und der sekundären Leiterbahnplatte vorgesehen. Des Weiteren ist eine Matrixmasse vorgesehen, die im Bereich zwischen den elektronischen Bauelementen angeordnet ist. Die sekundäre Leiterbahnplatte und die darauf angeordneten Bauelemente sind gegenüber der Umgebung abgedichtet. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Trägerplatte vorgesehen, die auf einer ersten Seite an einem Getriebebauteil befestigbar ist und auf einer zweiten Seite, die der ersten Seite gegenüberliegt, wenigstens ein Aufnahmevolumen bildet, das seitlich von Seitenwandbereichen umlaufend umschlossen ist. Die primäre Leiterbahnplatte liegt auf den Seitenwandbereichen auf. Die sekundäre Leiterbahnplatte ist mit der ersten Seite der zweiten Seite der Trägerplatte im Bereich des Aufnahmevolumens derart zugewandt angeordnet, dass die Bauelemente wenigstens teilweise in das Aufnahmevolumen ragen. Die Trägerplatte weist im Bereich unterhalb der elektronischen Bauelemente wenigstens einen Durchbruch auf. Das Aufnahmevolumen und der wenigstens eine Durchbruch sind mit der Matrixmasse aufgefüllt.
Die primäre Leiterbahnplatte wird auch als Leiterplatte (printed circuit board, PCB) bezeichnet und weist beispielsweise innenliegende Leiterbahnen auf, so dass die primäre Leiterbahnplatte direkt der Umgebung ausgesetzt werden kann, z.B. dem Getriebeöl. Die sekundäre Leiterbahnplatte wird auch als Trägersubstrat oder Schaltungsträger bezeichnet. Die elektronischen Bauelemente bilden z.B. die Schaltungselektronik (transmission control unit, TCU) eines Getriebes, z.B. eines Automatikgetriebes. Das Anordnen der Leistungselektronik in Richtung der Trägerplatte und das Auffüllen des entstehenden Zwischenraums mit der Matrixmasse bieten den Vorteil, dass die entstehende Wärme über die Matrixmasse an die Trägerplatte abgegeben werden kann, um von dort auf möglichst effiziente Weise die Wärmeenergie an das umgebende Medium, z.B. das umgebende Getriebeöl, abzugeben. Damit ist nicht nur eine besonders effiziente Wärmeabfuhr gewährleistet, sondern aufgrund der Matrixmasse auch eine zuverlässige Abdichtung der Leistungselektronik gegenüber der Umgebung. Die Ausbildung eines separaten Gehäuses ist daher nicht erforderlich. Die Verwendung einer Vergussmasse hat gegenüber beispielsweise Moldmassen den Vorteil, dass das Einbringen ohne Druck erfolgen kann, wie dies üblicherweise bei Moldmassen vorgesehen ist. Vergussmassen bieten außerdem den Vorteil, dass keine Spritzguss- oder Moldmaschinen und -Werkzeuge benötigt werden, sondern nur einfache Vergießanlagen, ggf. auch als Vakuumvergießanlage Die Ausbildung von Durchbrüchen ermöglicht beispielsweise das Hineinragen von Bauelementen, so dass die Ausführung eine noch weiter reduzierte Höhe aufweist. Da auf separate Gehäuseteile, Dichtungen u.a. verzichtet werden kann, stellt die oberhalb beschriebene Ausführung ein in seiner Höhe reduziertes Getriebesteuermodul zur Verfügung.
Gemäß einem Beispiel bildet die Trägerplatte im Bereich des Aufnahmevolumens eine Bodenplatte, die mehrere durchgehende Öffnungen aufweist. Dadurch ist es beispielsweise möglich, nur an denjenigen Stellen Öffnungen vorzusehen, an denen die zusätzliche Höhe auch benötigt wird. Insgesamt lässt sich damit eine stabilere Bodenplatte zur Verfügung stellen. Gemäß einem weiteren Beispiel ist im Bereich des wenigstens einen Durchbruchs auf der Außenseite der Matrixmasse eine Trennlage vorgesehen. Beispielsweise handelt es sich bei der Trennlage um eine Folie oder einen Folienwerkstoff, beispielsweise ein Kunststoff- und/oder Metall-Laminat, das mit der Matrixmasse fest verbunden ist.
Gemäß einem Beispiel ist die Matrixmasse eine Vergussmasse, die durch einen Gießvorgang eingebracht ist. Beispielsweise ist die Vergussmasse ein Epoxidharz. Der Wärmeausdehnungskoeffizient (CTE) der Vergussmasse sollte bei ca. 20 ppm/ liegen, was z.B. durch hochgefüllte Epoxide erreicht werden kann, z.B. durch säureanhydrid-härtendes, gefülltes Epoxy.
Gemäß einem Beispiel weist die primäre Leiterbahnplatte einen Ausschnitt auf, in dem die sekundäre Leiterbahnplatte angeordnet ist, und die sekundäre Leiterbahnplatte ist allseitig von Matrixmasse umschlossen. Dadurch lässt sich beispielsweise eine sekundäre Leiterbahnplatte verwenden, bei der die elektronischen Bauelemente zwar auf der einen Seite angeordnet sind, jedoch die Fixierung bzw. auch Kontaktierung auf der anderen Seite erfolgt. Da die Leiterbahnplatte allseitig von Matrixmasse umschlossen ist, ist die notwendige Abdichtung gegenüber der Umgebung gewährleistet.
Gemäß einem Beispiel sind die elektrischen Verbindungen, beispielsweise Bondverbindungen, von der Matrixmasse umschlossen. Bei Verwendung einer Matrixmasse, die in einem Vergussvorgang eingebracht wird, können auch relativ dünne Bondverbindungen zum Einsatz kommen, da beim Einbringen der Matrixmasse keine, bzw. nur sehr geringe Kräfte auf die Bondverbindungen einwirken.
Gemäß einem Beispiel verläuft die primäre Leiterbahnplatte durchgehend und die sekundäre Leiterbahnplatte ist an der primären Leiterbahnplatte auf der der Trägerplatte zugewandten Seite befestigt. Die sekundäre Leiterbahnplatte ist mit der primären Leiterbahnplatte z.B. über eine Kugelgitterverbindung (ball grid array, BGA) elektrisch und auch mechanisch verbunden.
Gemäß der Erfindung ist auch ein Kraftfahrzeuggetriebe vorgesehen, das eine Getriebeeinrichtung und ein Getriebegehäuse aufweist. Außerdem ist ein Getriebesteuermodul nach einem der vorhergehenden Beispiele vorgesehen, wobei die Getriebeeinrichtung von dem Getriebegehäuse umschlossen ist und wobei das Getriebesteuermodul mit der Trägerplatte an einer Innenseite des Getriebegehäuses befestigt ist. Durch die Kontaktierung der Trägerplatte mit dem Getriebegehäuse wird eine Wärmeabfuhr an das Getriebegehäuse zur Verfügung gestellt, während aufgrund des umgebenden Getriebeöls auch eine Wärmeabfuhr über die Matrixmasse zur Verfügung gestellt ist, welche direkt an das Getriebeöl angrenzen kann.
Gemäß der Erfindung ist auch ein Verfahren für den Zusammenbau eines Getriebesteuermoduls vorgesehen, das folgende Schritte aufweist:

a) Vorsehen einer Trägerplatte, wobei die Trägerplatte auf einer ersten Seite an einem Getriebebauteil befestigbar ist und auf einer zweiten Seite, die der ersten Seite gegenüberliegt, wenigstens ein Aufnahmevolumen bildet, das seitlich von Seitenwandbereichen umlaufend umschlossen ist. Die Trägerplatte weist im Bereich unterhalb der elektronischen Bauelemente wenigstens einen Durchbruch auf.
b) Vorsehen einer primären Leiterbahnplatte, die mit Anschlüssen für eine externe Verbindung oder eine Kontaktierung für weitere Bauteile versehen ist, wobei die primäre Leiterbahnplatte auf den Seitenwandbereichen aufliegt.
c) Vorsehen einer sekundären Leiterbahnplatte, die auf einer ersten Seite mit elektronischen Bauelementen bestückt ist, wobei die sekundäre Leiterbahnplatte mit der ersten Seite der zweiten Seite der Trägerplatte im Bereich des Aufnahmevolumens derart zugewandt angeordnet ist, dass die Bauelemente wenigstens teilweise in das Aufnahmevolumen ragen.
d) Vorsehen elektrischer Verbindungen zwischen der primären und der sekundären Leiterbahnplatte.
e) Einbringen einer Matrixmasse wenigstens im Bereich zwischen den elektronischen Bauelementen, wobei das Aufnahmevolumen mit der Matrixmasse aufgefüllt wird. Dabei wird auch der wenigstens eine Durchbruch mit Matrixmasse ausgefüllt, und die sekundäre Leiterbahnplatte und die darauf angeordneten Bauelemente werden gegenüber der Umgebung abgedichtet.

Wenn die Modul-PCB, die TCU-PCB, die Vergussmasse und die Trägerplatte im Betriebstemperaturbereich von –40 bis 150 °C sehr ähnliche Wärmeausdehnungskoeffizienten haben, treten nur geringe thermomechanische Spannungen auf, so dass Risse in der Vergussmasse oder den PCBs vermieden werden können. Bei der Auswahl von Werkstoffen im Wärmeausdehnungskoeffizienten-Bereich von ca. 15 bis ca. 25 ppm/k sind keine Risse zu erwarten. Mit legierten Stählen, Neusilber oder Aluminium lassen sich beispielsweise Werte zwischen ca. 16 und ca. 23 ppm/k erreichen. Die Leiterplatte kann durch Einstellung des Basismaterials in dem Bereich von ca. 15 bis ca. 20 ppm/k gebracht werden.
Gemäß der Erfindung wird die Schaltungsanordnung zur Unterbringung der Leistungselektronik mit den einzelnen elektronischen Bauteilen einer als Wärmeabfuhr dienenden Bodenplatte zugewandt angeordnet. Durch die Ausbildung von wannenartigen Bereichen, in denen die Leistungselektroniken untergebracht sind, lässt sich eine Vergussmasse einbringen, um die entstehenden Zwischenräume aufzufüllen, so dass keinerlei Luftvolumen zurückbleibt. Die Vergussmasse dient auch zur Abdichtung der elektrischen Verbindungen zwischen der Leistungselektronik und dem benachbarten plattenförmigen Leiterbahnmaterial, so dass ein umständliches Herausführen elektrischer Kontakte durch die Vergussmasse nach außen nicht vorgesehen ist. Stattdessen ragt aus der Vergussmasse sozusagen nur die umgebende Leiterbahnplatte heraus, was insbesondere Vorteile hinsichtlich der Abdichtung gegenüber der Umgebung bietet. Außerdem sind Pindurchführungen nicht erforderlich. Durch sehr geringe Unterschiede des Wärmeausdehnungskoeffizienten der Werkstoffe wird die Rissbildung vermieden, was zusätzlich vor Undichtigkeit schützt. Da die Leiterbahnplatten derart ausgebildet werden können, dass die Leiterbahnen innerhalb liegen, können somit auch die Anschlussleitungen, bzw. Kontaktierungen zu beispielsweise Sensoren, Steckern, Aktuatoren etc. geschützt angeordnet werden. Das erfindungsgemäße Getriebesteuermodul zeichnet sich durch Kostenreduzierung durch Wegfall von Bauteilen und Fertigungsschritten aus, da beispielsweise kein separater Gehäusedeckel vorgesehen werden muss. Außerdem sind die TCU-Anschlüsse besser gegen Einflüsse des umgebenden Mediums, beispielsweise Getriebeöl, geschützt. Bei Verwendung eines Vergussprozesses wird im Gegensatz zu einem Moldprozess, beispielsweise bei Thermo- oder Duroplasten, ein kraftfreies Einbringen zur Verfügung gestellt, da ein druckloses Eingießen einer Flüssigkeit vorgesehen ist, welche nach kurzer Zeit abbindet und aushärtet, was durch einen drucklosen Entwärmungsprozess unterstützt werden kann. Das Aushärten des Vergusses kann gleichzeitig als Temperierung der Schaltung, beispielsweise als Voralterung, der Elektronik, sogenanntes Burn-in, vorgesehen sein.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Merkmale der Beispiele des Getriebesteuermoduls bzw. des Kraftfahrzeuggetriebes auch für Ausführungsformen des Verfahrens sowie Verwendung der Vorrichtung gelten und umgekehrt. Außerdem können auch diejenigen Merkmale frei miteinander kombiniert werden, bei denen dies nicht explizit erwähnt ist, wobei sich synergetische Effekte ergeben können, die über die Addition der verschiedenen Merkmale hinaus geht.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen weiter erläutert, wobei weder die Zeichnungen noch die Beschreibung als die Erfindung einschränkend auszulegen sind.
1 zeigt ein Beispiel für ein Getriebesteuermodul in einer schematischen Querschnittsdarstellung.
2 bis 6 zeigen weitere Beispiele für Getriebesteuermodule.
7 zeigt ein weiteres Beispiel für ein Getriebesteuermodul in einer Querschnittsdarstellung.
8 zeigt das Beispiel aus 7 in einer schematischen Draufsicht.
9 und 10 zeigen weitere Beispiele für ein Getriebesteuermodul.
11 zeigt ein Kraftfahrzeuggetriebe in einer schematischen Schnittdarstellung.
12 zeigt Verfahrensschritte für ein Beispiel eines Verfahrens für den Zusammenbau eines Getriebesteuermoduls.
13 zeigt ein Getriebesteuermodul im Zusammenhang mit einem weiteren Beispiel eines Verfahrens.
14 zeigt ein weiteres Beispiel eines Getriebesteuermoduls im Schnitt.
15 zeigt das Getriebesteuermodul aus 14 in einer Ansicht von unten.
AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
1 zeigt ein Getriebesteuermodul 10 eines Kraftfahrzeuggetriebes mit einer primären Leiterbahnplatte 12, die mit Anschlüssen 14 für eine externe Verbindung oder eine Kontaktierung für weitere Bauteile versehen ist. Außerdem ist eine sekundäre Leiterbahnplatte 16 vorgesehen, die auf einer ersten Seite 18 mit elektronischen Bauelementen 20 bestückt ist. Des Weiteren sind elektrische Verbindungen 22 zwischen der primären Leiterbahnplatte 12 und der sekundären Leiterbahnplatte 16 vorgesehen. Schließlich ist eine Matrixmasse 24 vorgesehen, die im Bereich zwischen den elektronischen Bauelementen 20 angeordnet ist. Die sekundäre Leiterbahnplatte 16 und die darauf angeordneten Bauelemente 20 sind gegenüber der Umgebung 26 abgedichtet. Eine Trägerplatte 28 ist auf einer ersten Seite 30 an einem Getriebebauteil befestigbar (nicht näher gezeigt) und bildet auf einer zweiten Seite 32, die der ersten Seite 30 gegenüberliegt, wenigstens ein Aufnahmevolumen 34, das seitlich von Seitenwandbereichen 36 umlaufend umschlossen ist. Die primäre Leiterbahnplatte 12 liegt auf den Seitenwandbereichen 36 auf. Die sekundäre Leiterbahnplatte 16 ist mit der ersten Seite 18 der zweiten Seite 32 der Trägerplatte im Bereich des Aufnahmevolumens 34 zugewandt angeordnet und die Bauelemente 20 ragen wenigstens teilweise in das Aufnahmevolumen 34, das mit der Matrixmasse 24 aufgefüllt ist. Die Trägerplatte 28 weist im Bereich unterhalb der elektronischen Bauelemente 20 wenigstens einen Durchbruch 38 auf, der mit Matrixmasse 24 aufgefüllt ist. Die Matrixmasse 24 ist eine Vergussmasse, die durch einen Gießvorgang eingebracht ist. Beispielsweise ist die Vergussmasse ein Epoxidharz.
Gemäß einem weiteren Beispiel, das in den folgenden Figuren in unterschiedlichen Teilaspekten dargestellt ist, weist die primäre Leiterbahnplatte 12 einen Ausschnitt 40 auf, und die sekundäre Leiterbahnplatte 16 ist in dem Ausschnitt angeordnet. Wie beispielsweise in 2 zu erkennen ist, ist die sekundäre Leiterbahnplatte 16 allseitig von der Matrixmasse 24 umschlossen. Gemäß einem weiteren Beispiel, das ebenfalls in den Figuren dargestellt ist, werden die Seitenwandbereiche 36 umlaufend durch die Trägerplatte 28 gebildet, z.B. als napfförmige Prägungen. Die elektrischen Verbindungen 22 sind von der Matrixmasse 24 umschlossen.
In 2 ist in einem Beispiel die sekundäre Leiterbahnplatte 16 mit Abstandshaltern 42 versehen und über diese auf der Trägerplatte 28 abgestützt. Als Abstandshalter können auch elektronische Bauelemente dienen. Die Abstandshaltevorrichtungen können auch Vorsprünge der Trägerplatte, z.B. Noppen oder Prägungen sein. Beispielsweise können die Abstandshalter 42 ein dazwischen liegendes Volumen 44 einschließen, wenn die Abstandshalter 42 durchgehend ausgebildet werden. Das innenliegende Volumen 44 kann mit einer zweiten Matrixmasse ausgefüllt sein, die beispielsweise eine nochmals verbesserte Wärmeleitung bietet.
Um die elektrischen Verbindungen 22 und auch die Oberseite 46 der sekundären Leiterbahnplatte 16, auf der elektrische Verbindungen oder Anschlusspunkte für die Bauelemente 20 vorgesehen sein können, abzudichten, kann ein Rahmen 48 vorgesehen sein, auch temporär, der einen wannenförmigen, nach oben offenen Vergussbereich bildet.
In 2 sind neben den Anschlusspunkten 14, beispielsweise Stecker, auch weitere Bauteile, beispielsweise Sensoren 50 und auch Aktuatoren (nicht näher gezeigt), vorgesehen.
3 zeigt eine Ausführungsvariante, bei der die sekundäre Leiterbahnplatte 16 auf den Seitenwandbereichen 36 aufliegt. Um ein Auffüllen des unter der sekundären Leiterbahnplatte 16 vorgesehenen Volumens, d.h. des Aufnahmevolumens 34, zu gewährleisten, sind beispielsweise Ausfräsungen 52 der sekundären Leiterbahnplatte 16 vorgesehen. Außerdem ist in 3 eine Hydraulikplatte 54 angedeutet, an welcher die Trägerplatte 28 befestigt sein kann und die als Wärmesenke dient, was mit einem Wärmstrompfeil 56 angedeutet ist.
4 zeigt in einem weiteren Ausführungsbeispiel eine abgestufte Randausbildung 58 der primären Leiterbahnplatte 12, so dass die elektrischen Verbindungen 22, beispielsweise Bondverbindungen, an einem Stufenabsatz befestigt bzw. vorgesehen sein können. Der abgestufte Rand 58 dient beispielsweise auch gleichzeitig als Rahmen zur Auffüllung mit der Vergussmasse.
In 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem die Kontaktierung zwischen der primären Leiterbahnplatte 12 und der sekundären Leiterbahnplatte 16 mit einer Kaltkontaktierung (auch Einpresskontakt genannt) 60 ausgebildet sind, wozu sich die beiden Leiterbahnplatten überlappen. Dazu ist beispielsweise die primäre Leiterbahnplatte 12 (wie in 5 dargestellt) oder auch alternativ oder ergänzend die sekundäre Leiterbahnplatte 16 mit einem gestuften Rand ausgebildet. 6 zeigt eine gestufte Ausbildung der beiden Leiterbahnplatten 12, 16.
7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel in einem Querschnitt, bei die Trägerplatte 28 eine Vielzahl von Aufnahmevolumina 34 aufweist, und eine Vielzahl von sekundären Leiterbahnplatten 16a, 16b vorgesehen sind. Sämtliche Kontaktierungen bzw. Bauelemente der sekundären Leiterbahnplatte sind gegenüber der Umgebung abgedichtet. Beispielsweise kann zum Herausführen eines Kabels 62 ein weiterer Vergussbereich 64 vorgesehen sein, der die primäre Leiterbahnplatte 12 im Bereich des Herausführens, bzw. Kontaktierens durch das Kabel 62 umschließt. Beispielsweise kann die Trägerplatte 28 gestuft ausgebildet sein, beispielsweise mit einem Höhenversatz.
8 zeigt eine schematische Draufsicht des Ausführungsbeispiels aus 7; eine Schnittlinie A-A, mit Bezugszeichen 66 versehen, deutet die Lage der Schnittdarstellung aus 7 an.
9 zeigt ein weiteres Beispiel, bei dem die primäre Leiterbahnplatte 12 durchgehend verläuft und die sekundäre Leiterbahnplatte 16 ist an der primären Leiterbahnplatte 12 auf der der Trägerplatte 28 zugewandten Seite befestigt. Die primäre Leiterbahnplatte 12 weist wenigstens eine Einfüllöffnung 68 auf. Beispielsweise kann eine zweite Öffnung 70 vorgesehen sein, die zur Entlüftung während des Einbringens der Matrixmasse dient. Die sekundäre Leiterbahnplatte 16 kann mit der primären Leiterbahnplatte 12 z.B. über eine Kugelgitterverbindung elektrisch und auch mechanisch verbunden sein. Alternativ oder ergänzend können auch Bondverbindungen, angedeutet mit Bezugszeichen 72, vorgesehen sein.
10 zeigt eine Trägerplatte 28 aus einem ersten Material 74, wobei im Bereich des Aufnahmevolumens 34 wenigstens ein Einsatz 76 aus einem zweiten Material 78 vorgesehen ist, das eine höhere Wärmeleitfähigkeit aufweist als das erste Material 74. Der oder die Einsätze bilden z.B. max. 50 % der Fläche der Bodenplatte, z.B. 20 % oder 10 % oder maximal 5 %. Die Einsätze weisen einen Wärmeausdehnungskoeffizienten in einem Beispiel auf, der z.B. um maximal 10 %, beispielsweise um maximal 5 % von dem Wärmeausdehnungskoeffizienten der Trägerplatte abweicht. Gemäß einem weiteren Beispiel, das ebenfalls in 10 gezeigt ist, jedoch nicht notwendigerweise mit dem Einsatz 76 kombiniert ausgebildet sein muss, weist die Trägerplatte 28 im Bereich des Aufnahmevolumens 34 stellenweise eine derart reduzierte Plattenstärke auf, dass auf der Oberseite (bezogen auf die Zeichnung) Vertiefungen 80 ausgebildet sind. Die Vertiefungen dienen beispielsweise der punktuellen Vergrößerung der Höhe des Aufnahmevolumens. Zusätzlich ist ein Durchbruch 38 vorgesehen.
11 zeigt ein Kraftfahrzeuggetriebe 100 mit einer Getriebeeinrichtung 102, die von einem Getriebegehäuse 104 umschlossen ist. Außerdem ist ein Getriebesteuermodul 106 vorgesehen, das nach einem der vorhergehenden Beispiele ausgebildet ist. Das Getriebesteuermodul 106 ist mit der Trägerplatte beispielsweise an einer Innenseite des Getriebegehäuses 104 befestigt. Die Getriebeeinrichtung 102 weist Radsätze 108 auf. Pfeile 110 deuten Antriebs- und Abtriebsstrang an. Das Getriebesteuermodul 106 kann beispielsweise an einer Hydraulikplatte 112 befestigt sein, zur verbesserten Wärmeabgabe.
12 zeigt ein Verfahren 200 für den Zusammenbau eines Getriebesteuermoduls. In einem ersten Schritt 202, auch als Schritt a) bezeichnet, wird eine Trägerplatte vorgesehen, die auf einer ersten Seite an einem Getriebebauteil befestigbar ist und auf einer zweiten Seite, die der ersten Seite gegenüberliegt, wenigstens ein Aufnahmevolumen bildet, das seitlich von Seitenwandbereichen umlaufend umschlossen ist. Dabei weist die Trägerplatte im Bereich unterhalb der elektronischen Bauelemente wenigstens einen Durchbruch auf. In einem zweiten Schritt 204, auch als Schritt b) bezeichnet, wird eine primäre Leiterbahnplatte vorgesehen, die mit Anschlüssen für eine externe Verbindung oder eine Kontaktierung für weitere Bauteile versehen ist, wobei die primäre Leiterbahnplatte auf den Seitenwandbereichen aufliegt. In einem Schritt 206, auch als Schritt c) bezeichnet, wird eine sekundäre Leiterbahnplatte vorgesehen, die auf einer ersten Seite mit elektronischen Bauelementen bestückt ist, wobei die sekundäre Leiterbahnplatte mit der ersten Seite der zweiten Seite der Trägerplatte im Bereich des Aufnahmevolumens derart zugewandt angeordnet ist, dass die Bauelemente wenigstens teilweise in das Aufnahmevolumen ragen. In einem vierten Schritt 208, auch als Schritt d) bezeichnet, werden elektrischen Verbindungen zwischen der primären und der sekundären Leiterbahnplatte vorgesehen. In einem fünften Schritt 210, auch als Schritt e) bezeichnet, wird eine Matrixmasse wenigstens im Bereich zwischen den elektronischen Bauelementen eingebracht, wobei die sekundäre Leiterbahnplatte und die darauf angeordneten Bauelemente gegenüber der Umgebung abgedichtet werden. Dabei werden das Aufnahmevolumen und der wenigstens eine Durchbruch mit Matrixmasse ausgefüllt.
In 13 ist ein weiteres Beispiel des Verfahrens gezeigt, bei dem vor Schritt e) ein Abdichtwerkzeug den wenigstens einen Durchbruch von außen abdichtet, was mit Bezugszeichen 212 angedeutet ist. Beispielsweise ist eine Folie 214 auf einem Abdichtwerkzeug 216 vorgesehen, die von unten an das Getriebesteuermodul, bzw. die Trägerplatte 28 herangefahren wird, um damit den Durchbruch abzudichten, bevor die Matrixmasse eingefüllt wird.
In 14 ist ein Beispiel gezeigt, bei dem die Trägerplatte 28 im Bereich des Aufnahmevolumens eine Bodenplatte 39 bildet, die mehrere durchgehende Öffnungen 41 aufweist. Beispielsweise sind die mehreren Öffnungen 41 durch Stege 43 voneinander getrennt, so dass auf der einen Seite mehrere Durchbrüche zur Verfügung stehen, in welche die elektronischen Bauteile hineinragen können und in welchen ein unmittelbarer Wärmeübergang zwischen der Matrixmasse und einer angrenzenden Fläche stattfinden kann, andererseits jedoch auch eine ausreichende Stabilität durch die Stegkonstruktionen zur Verfügung gestellt wird.
Gemäß einem weiteren, nicht gezeigten Ausführungsbeispiel ist im Bereich des wenigstens einen Durchbruchs 38 auf der Außenseite der Matrixmasse eine Trennlage vorgesehen. Die Trennlage dient beispielsweise dazu, die Matrixmasse nach dem Vergießen von einem Abdichtwerkzeug lösen zu können.
Mit Bezug auf die gezeigten Figuren sei insbesondere darauf hingewiesen, dass die einzelnen Merkmale auch untereinander kombiniert werden können, insbesondere die gezeigten Abstandshalter mit den unterschiedlichen Rahmen bzw. wannenförmigen Rändern, oder auch die gestuften Ausbildungen und die Kaltkontaktierungen mit den Abstandshaltern bzw. auch dem Aufliegen auf den seitlichen Seitenwandbereichen. Außerdem können auch die in den 1 bis 6, und 7 und 8 gezeigten Merkmale mit den Merkmalen der 9 und/oder 10 kombiniert werden. Insbesondere können auch Aspekte des Verfahrens für Ausführungsformen der Vorrichtungen sowie Verwendung der Vorrichtungen verwendet werden und umgekehrt.
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 und Aspekte beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer, oben beschriebener Ausführungsbeispiele und Aspekte verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010030170 A1 [0003]

Claims

Getriebesteuermodul (10) eines Kraftfahrzeuggetriebes, mit: – einer primären Leiterbahnplatte (12), die mit Anschlüssen (14) für eine externe Verbindung oder Kontaktierung für weitere Bauteile versehen ist; – einer sekundären Leiterbahnplatte (16), die auf einer ersten Seite (18) mit elektronischen Bauelementen (20) bestückt ist; – elektrischen Verbindungen (22) zwischen der primären und der sekundären Leiterbahnplatte; und – einer Matrixmasse (24), die im Bereich zwischen den elektronischen Bauelementen angeordnet ist; wobei die sekundäre Leiterbahnplatte und die darauf angeordneten Bauelemente gegenüber der Umgebung (26) abgedichtet sind; dadurch gekennzeichnet, dass – eine Trägerplatte (28) vorgesehen ist; wobei die Trägerplatte auf einer ersten Seite (30) an einem Getriebebauteil befestigbar ist und auf einer zweiten Seite (32), die der ersten Seite gegenüberliegt, wenigstens ein Aufnahmevolumen (34) bildet, das seitlich von Seitenwandbereichen (36) umlaufend umschlossen ist; wobei die primäre Leiterbahnplatte auf den Seitenwandbereichen aufliegt; wobei die sekundäre Leiterbahnplatte mit der ersten Seite der zweiten Seite der Trägerplatte im Bereich des Aufnahmevolumens derart zugewandt angeordnet ist, dass die Bauelemente wenigstens teilweise in das Aufnahmevolumen ragen; und wobei die Trägerplatte im Bereich unterhalb der elektronischen Bauelemente wenigstens einen Durchbruch (38) aufweist; und wobei das Aufnahmevolumen und der wenigstens eine Durchbruch mit der Matrixmasse aufgefüllt sind.
Getriebesteuermodul nach Anspruch 1, wobei die Trägerplatte im Bereich des Aufnahmevolumens eine Bodenplatte (39) bildet; und wobei die Bodenplatte mehrere durchgehende Öffnungen (41) aufweist.
Getriebesteuermodul nach Anspruch 1 oder 2, wobei im Bereich des wenigstens einen Durchbruchs auf der Außenseite des Matrixmaterials eine Trennlage vorgesehen ist.
Getriebesteuermodul nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das Matrixmaterial eine Vergussmasse ist, die durch einen Gießvorgang eingebracht ist.
Getriebesteuermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die primäre Leiterbahnplatte einen Ausschnitt (40) aufweist und die sekundäre Leiterbahnplatte in dem Ausschnitt angeordnet ist; und wobei die sekundäre Leiterbahnplatte allseitig von Matrixmaterial umschlossen ist.
Getriebesteuermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Seitenwandbereiche umlaufend durch die Trägerplatte gebildet werden.
Getriebesteuermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elektrischen Verbindungen von dem Matrixmaterial umschlossen sind.
Getriebesteuermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei: a) die Trägerplatte aus einem ersten Material (74) besteht und im Bereich des Aufnahmevolumens wenigstens ein Einsatz (76) aus einem zweiten Material (78) vorgesehen ist, das eine höhere Wärmeleitfähigkeit aufweist als das erste Material; und oder b) die Trägerplatte im Bereich des Aufnahmevolumens stellenweise eine derart reduzierte Plattenstärke aufweist, sodass Vertiefungen (80) ausgebildet sind.
Getriebesteuermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die primäre Leiterbahnplatte durchgehend verläuft und die sekundäre Leiterbahnplatte an der primären Leiterbahnplatte auf der der Trägerplatte zugewandten Seite befestigt ist; und wobei die primäre Leiterbahnplatte wenigstens eine Einfüllöffnung (68) zum Einfüllen der Matrixmasse aufweist.
Kraftfahrzeuggetriebe (100), mit einer Getriebeeinrichtung (102) und einem Getriebegehäuse (104), dadurch gekennzeichnet, dass ein Getriebesteuermodul (106) nach einem der vorhergehenden Ansprüche vorgesehen ist; wobei die Getriebeeinrichtung von dem Getriebegehäuse umschlossen ist; und wobei das Getriebesteuermodul mit der Trägerplatte an einer Innenseite des Getriebegehäuses befestigt ist.
Verfahren (200) für den Zusammenbau eines Getriebesteuermoduls, mit: a) Vorsehen (202) einer Trägerplatte, wobei die Trägerplatte auf einer ersten Seite an einem Getriebebauteil befestigbar ist und auf einer zweiten Seite, die der ersten Seite gegenüberliegt, wenigstens ein Aufnahmevolumen bildet, das seitlich von Seitenwandbereichen umlaufend umschlossen ist, und wobei die Trägerplatte im Bereich unterhalb der elektronischen Bauelemente wenigstens einen Durchbruch aufweist; b) Vorsehen (204) einer primären Leiterbahnplatte, die mit Anschlüssen für eine externe Verbindung oder Kontaktierung für weitere Bauteile versehen ist, wobei die primäre Leiterbahnplatte auf den Seitenwandbereichen aufliegt; c) Vorsehen (206) einer sekundären Leiterbahnplatte, die auf einer ersten Seite mit elektronischen Bauelementen bestückt ist, wobei die sekundäre Leiterbahnplatte mit der ersten Seite der zweiten Seite der Trägerplatte im Bereich des Aufnahmevolumens derart zugewandt angeordnet ist, dass die Bauelemente wenigstens teilweise in das Aufnahmevolumen ragen; d) Vorsehen (208) elektrischer Verbindungen zwischen der primären und der sekundären Leiterbahnplatte; und e) Einbringen (210) einer Matrixmasse wenigstens im Bereich zwischen den elektronischen Bauelementen, wobei die sekundäre Leiterbahnplatte und die darauf angeordneten Bauelemente gegenüber der Umgebung abgedichtet werden, wobei das Aufnahmevolumen mit der Matrixmasse aufgefüllt wird, und wobei der wenigstens eine Durchbruch mit Matrixmaterial ausgefüllt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei vor Schritt e) ein Abdichtwerkzeug den wenigstens einen Durchbruch von außen abdichtet (212).