DE102013203986A1 - Arrangement for fixing a support plate for an electronic circuit within a housing and method for producing such a housing - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Fixierung einer Trägerplatte (4) für eine elektronische Schaltung innerhalb eines Gehäuses (1), wobei das Gehäuse (1) ein unteres Gehäuseteil (5), einen Gehäusedeckel (2) und ein zwischen dem unteren Gehäuseteil (5) und dem Gehäusedeckel (2) angeordnete Dichtung (3) umfasst, wobei zwischen der Trägerplatte (4) und dem Gehäusedeckel (2) Fixierungselemente (6) angeordnet sind, welche mit der Dichtung (3) verbunden sind.The invention relates to an arrangement for fixing a carrier plate (4) for an electronic circuit within a housing (1), the housing (1) having a lower housing part (5), a housing cover (2) and a housing between the lower housing part (5) and the housing cover (2) arranged seal (3), wherein between the carrier plate (4) and the housing cover (2) fixing elements (6) are arranged, which are connected to the seal (3).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Gebiet elektrischer Geräte, insbesondere Steuergeräte, und Gehäuse für diese. Im Speziellen bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Anordnung zur Fixierung eines elektrischen Geräts innerhalb eines Gehäuses. Das elektrische Gerät bzw. Steuergerät umfasst eine auf einer Trägerplatte angeordnete elektronische Schaltung. Weiter bezieht sich die vorliegende Erfindung auch auf ein zugehöriges Gehäuse sowie auf ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Gehäuses. The present invention relates generally to the field of electrical devices, in particular control devices, and housings for these. In particular, the present invention relates to an arrangement for fixing an electrical device within a housing. The electrical device or control device comprises an electronic circuit arranged on a carrier plate. Furthermore, the present invention also relates to an associated housing and to a method for producing such a housing.
Elektrische Geräte, insbesondere Steuergeräte, sind üblicherweise elektronische Module, die überwiegend an Orten eingebaut werden, an welchen etwas gesteuert oder geregelt werden muss. Insbesondere in der Automobilindustrie werden elektrische Geräte bzw. Steuergeräte in vielen elektronischen Bereichen eingesetzt, wie z.B. zur Steuerung von Motoren und/oder Getriebe, für das Antiblockiersystem (ABS), für die elektronische Stabilisierungskontrolle, etc. Auch für diverse andere Funktionen wie z.B. Steuerung des Airbags, Tachometer, Drehzahlmessung, Tankstandsmessung und diverse andere Anzeigen werden im Kfz-Bereich Steuergeräte eingesetzt. Außerdem können Steuergeräte auch bei Maschinen, Anlagen und sonstigen technischen Prozessen in der Industrie zum Einsatz kommen. Electrical devices, in particular control devices, are usually electronic modules, which are mainly installed in places where something needs to be controlled or regulated. In the automotive industry, in particular, electrical devices or controllers are used in many electronic fields, e.g. for the control of engines and / or transmissions, for the anti-lock braking system (ABS), for the electronic stabilization control, etc. Also for various other functions such. Control of the airbag, tachometer, speed measurement, tank level measurement and various other displays are used in the automotive control units. In addition, control units can also be used in machines, systems and other industrial processes in industry.
Um ein elektrisches Gerät bzw. ein Steuergerät gegen Umwelteinflüsse oder mechanische Beanspruchung zu schützen, werden diese normalerweise in spezielle Gehäuse eingesetzt, welche beispielsweise teilweise aus Kunststoff und teilweise aus Aluminium hergestellt sein können. Dabei ist z.B. der untere Gehäuseteil mittels Spritzgussverfahren aus Kunststoff gefertigt. Das Gehäuse wird dann z.B. mit einem Deckel aus Aluminium verschlossen. Diese beiden Gehäuseteile können beispielsweise durch Schrauben, Nieten oder mittels Verkleben miteinander verbunden sein. Zwischen den beiden Gehäuseteilen ist üblicherweise eine Dichtung angebracht, welche meist aus Flüssig-Silikon hergestellt wird. In order to protect an electrical device or a control device against environmental influences or mechanical stress, they are normally used in special housing, which may be made, for example, partially made of plastic and partially made of aluminum. In this case, e.g. the lower housing part made by injection molding of plastic. The housing will then be e.g. closed with an aluminum lid. These two housing parts can be connected to each other, for example by screws, rivets or by gluing. Between the two housing parts usually a seal is attached, which is usually made of liquid silicone.
Das in dem Gehäuse angebrachte elektrische Gerät bzw. Steuergerät umfasst meist eine Trägerplatte, auf welcher eine elektronische Schaltung angeordnet ist. Diese Schaltung, von welcher die jeweilige Steuerung oder Regelung durchgeführt wird, ist üblicherweise aus Halbleiterbauelementen oder sogenannten Halbleiterchips – wie z.B. Mikrocontroller, Speicherbausteinen, etc. aufgebaut. Derartige Steuergeräte sind häufig mit einer sogenannten Eigenintelligenz versehen – d.h. sie bestehen aus einem eigenständigen Computer bzw. Prozessor in Form eines eingebetteten Systems. Je nach Aufgabe des elektrischen Geräts bzw. des Steuergeräts kann die Schaltung in ihrer Komplexität variieren. The mounted in the housing electrical device or control device usually comprises a support plate on which an electronic circuit is arranged. This circuit, from which the respective control or regulation is carried out, is usually made of semiconductor components or so-called semiconductor chips - such as e.g. Microcontroller, memory modules, etc. built. Such control devices are often provided with a so-called Eigenintelligenz -. they consist of a stand-alone computer or processor in the form of an embedded system. Depending on the task of the electrical device or the controller, the circuit may vary in complexity.
Dabei weist die Schaltung des Steuergeräts häufig Halbleiterbauelemente auf. Diese Halbleiterbauelemente sind zudem empfindlich in Bezug auf Vibrationen und Schock. Es werden somit hohe Anforderungen an eine optimale Fixierung des Steuergeräts bzw. der Trägerplatte für das Steuergerät innerhalb des Gehäuses gestellt. Die Fixierung der Trägerplatte erfolgt bisher z.B. mittels Schrauben oder über einen laserverschweißten Kunststoffdeckel. In this case, the circuit of the control device often has semiconductor components. These semiconductor devices are also sensitive to vibration and shock. Thus, high demands are placed on an optimal fixation of the control device or the carrier plate for the control device within the housing. The fixation of the carrier plate is done so far, e.g. by means of screws or a laser-welded plastic lid.
Aus
Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Anordnung zur Fixierung einer Trägerplatte für eine elektronische Schaltung innerhalb eines Gehäuses anzugeben. Weitere Aufgaben bestehen in der Angabe eines Gehäuses und eines Verfahren zur Herstellung eines solchen Gehäuses. The object of the invention is to provide an improved arrangement for fixing a support plate for an electronic circuit within a housing. Other objects are to specify a housing and a method for producing such a housing.
Die Lösung dieser Aufgaben erfolgt durch eine Anordnung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch das Gehäuse gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 5 sowie durch das Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 7. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen. The solution of these objects is achieved by an arrangement according to the features of patent claim 1, by the housing according to the features of
Die Erfindung zeichnet sich durch eine Anordnung zur Fixierung einer Trägerplatte innerhalb eines Gehäuses auf. Das Gehäuse umfasst dabei ein unteres Gehäuseteil, einen Gehäusedeckel und ein zwischen dem unteren Gehäuseteil und dem Gehäusedeckel angeordnete Dichtung. Zweckmäßig sind Mittel vorgesehen zur Verbindung des unteren Gehäuseteils mit dem Gehäusedeckel. Diese Mittel können z.B. Steck-, Schraub- oder Schnappverbindungen, aber auch Laserschweißverbindungen sein. The invention is characterized by an arrangement for fixing a carrier plate within a housing. The housing in this case comprises a lower housing part, a housing cover and a seal arranged between the lower housing part and the housing cover. Appropriately, means are provided for connecting the lower housing part with the housing cover. These agents may e.g. Plug, screw or snap connections, but also be laser welded joints.
Unter einer Trägerplatte für eine elektronische Schaltung wird im Weiteren auch eine ein- oder mehrlagige Leiterplatte mit ein oder mehreren elektronischen Bauelementen und/oder mit gedruckten Schaltungen verstanden. Under a support plate for an electronic circuit is also understood hereinafter a single or multilayer printed circuit board with one or more electronic components and / or with printed circuits.
Zwischen der Leiterplatte und dem Gehäusedeckel sind Fixierungselemente für die Leiterplatte innerhalb des Gehäuses angeordnet. Diese Fixierungselemente sind mit der Dichtung verbunden und befinden sich innerhalb des von dem unteren Gehäuseteil und dem Gehäusedeckel umschlossenen Raums. Zweckmäßig sind die Fixierungselemente zylindrisch ausgeführt. Andere Formen, z.B. kugel- oder halbkugelförmig sind selbstverständlich auch denkbar. Fixing elements for the printed circuit board are arranged within the housing between the printed circuit board and the housing cover. These Fixing elements are connected to the seal and are located within the space enclosed by the lower housing part and the housing cover. Suitably, the fixing elements are cylindrical. Other forms, for example, spherical or hemispherical are of course also conceivable.
Die Fixierungselemente dienen dazu, die Leiterplatte an den Gehäusedeckel zu pressen und sorgen so für eine sichere Fixierung der Leiterplatte innerhalb des Gehäuses. Die Fixierungselemente sind dabei derart angeordnet, dass sie direkt auf die Leiterplatte wirken und nicht auf die elektronischen Bauelemente auf der Leiterplatte. Damit wird sichergestellt, dass die elektronischen Bauelemente oder die elektrischen Anschlüsse der elektronischen Bauelemente mit der Leiterplatte nicht beschädigt werden. The fixing elements serve to press the circuit board to the housing cover and thus ensure a secure fixation of the circuit board within the housing. The fixing elements are arranged such that they act directly on the circuit board and not on the electronic components on the circuit board. This ensures that the electronic components or the electrical connections of the electronic components to the circuit board are not damaged.
Zweckmäßig sind die Fixierungselemente mit der Dichtung über Verbindungsstege verbunden. Dadurch ist sichergestellt, dass bei einer Serienproduktion die Fixierungselemente stets eine definierte Position in Bezug zur Dichtung aufweisen. Suitably, the fixing elements are connected to the seal via connecting webs. This ensures that in a series production the fixing elements always have a defined position in relation to the seal.
Die Dichtung kann zweckmäßig eine umlaufende Dichtung sein, d.h. eine geschlossene Kurve darstellen. Die Dichtung, die Verbindungsstege und die Fixierungselemente können aus herkömmlichem Dichtungsmaterial, z.B. Spritz-Silikon gefertigt sein. Es ist aber auch möglich, dass die einzelnen Komponenten aus unterschiedlichen Materialien gefertigt sind. Insbesondere sind Dichtung, Verbindungsstege und Fixierungselemente ein einzelnes Bauteil. Zweckmäßig sind insbesondere die Fixierungselemente aus einem elastischen Material gefertigt. The seal may conveniently be a circumferential seal, i. represent a closed curve. The gasket, the connecting webs and the fixing elements may be made of conventional sealing material, e.g. Be made of spray silicone. But it is also possible that the individual components are made of different materials. In particular, the seal, connecting webs and fixing elements are a single component. Suitably, in particular, the fixing elements are made of an elastic material.
Das untere Gehäuseteil und der Gehäusedeckel weisen geeignete Fixierungsmittel für die Dichtung auf. The lower housing part and the housing cover have suitable fixing means for the seal.
Die unbelastete Höhe der Fixierungselemente ist zweckmäßig größer als der Abstand zwischen der Oberseite der Leiterplatte und dem Gehäusedeckel im verschlossenen Zustand des Gehäuses. Dies bedeutet, dass bei der Montage des Gehäusedeckels auf das untere Gehäuseteil, d.h. beim Verschließen des Gehäuses die Fixierungselemente zusammengedrückt werden und zwar auf eine Höhe, welche dem Abstand zwischen der Oberseite der Leiterplatte und der Innenseite des Gehäusedeckels entspricht. Die Fixierungselemente können dabei beispielsweise auf bis zu 75% ihrer unbelasteten Höhe zusammengepresst werden. The unloaded height of the fixing elements is expediently greater than the distance between the upper side of the printed circuit board and the housing cover in the closed state of the housing. This means that when mounting the housing cover on the lower housing part, i. when closing the housing, the fixing elements are compressed and indeed to a height corresponding to the distance between the top of the circuit board and the inside of the housing cover. The fixing elements can be compressed, for example, up to 75% of their unloaded height.
Die Verbindungsstege zwischen der Dichtung und den Fixierungselementen sind zweckmäßig derart ausgeführt, dass sie beim Verschließen des Gehäuses nicht verpresst werden. Mit anderen Worten ist die Höhe der Verbindungselemente kleiner oder gleich dem Abstand zwischen der Oberseite der Leiterplatte und dem Gehäusedeckel nach Verschließen des Gehäuses. The connecting webs between the seal and the fixing elements are expediently designed such that they are not compressed when the housing is closed. In other words, the height of the connecting elements is less than or equal to the distance between the top of the circuit board and the housing cover after closing the housing.
Die Erfindung zeichnet sich ferner durch ein Gehäuse für ein elektrisches Gerät, insbesondere ein Steuergerät aus, wobei das elektrische Gerät eine auf einer Trägerplatte (Leiterplatte) angeordnete Schaltung umfasst. Das Gehäuse umfasst dabei ein unteres Gehäuseteil, einen Gehäusedeckel sowie eine zwischen dem unteren Gehäuseteil und dem Gehäusedeckel angeordnete Dichtung. Zwischen dem Gehäusedeckel und der Trägerplatte sind Fixierungselemente angeordnet, welche mit der Dichtung verbunden sind. Der Innenraum des Gehäuses, welcher sich durch das Zusammenfügen des unteren Gehäuseteils und des Gehäusedeckels ergibt, ist durch die Dichtung vor äußeren Einflüssen geschützt. The invention is further distinguished by a housing for an electrical device, in particular a control unit, wherein the electrical device comprises a circuit arranged on a carrier plate (printed circuit board). The housing in this case comprises a lower housing part, a housing cover and a seal arranged between the lower housing part and the housing cover. Between the housing cover and the carrier plate fixing elements are arranged, which are connected to the seal. The interior of the housing, which results from the joining of the lower housing part and the housing cover, is protected by the seal against external influences.
Ferner weist das untere Gehäuseteil Aufnahmemittel für die Leiterplatte auf. Diese Aufnahmemittel können z.B. an das untere Gehäuseteil angespritzte Aufnahmedome sein. Es ist aber auch möglich, dass in das untere Gehäuseteil eine zusätzliche Aufnahmeplatte eingebracht ist. Furthermore, the lower housing part on receiving means for the circuit board. These receiving means may e.g. be on the lower housing part molded receiving domes. But it is also possible that in the lower housing part an additional mounting plate is introduced.
Auf der Trägerplatte ist vorteilhaft die Leiterplatte aufgebracht. Dadurch ist es möglich, dass das Gehäuse für Leiterplatten mit unterschiedlichen Abmessungen einsetzbar ist. Selbstverständlich sind die Fixierungselemente beim Einsatz unterschiedlicher Leiterplatten entsprechend angeordnet, so dass sämtliche verwendete Fixierungselemente beim Verschließen des Gehäuses direkt auf der Leiterplatte zum Liegen kommen. Mit anderen Worten, keines der Fixierungselemente soll beim Verschließen des Gehäuses auf ein auf der Leiterplatte angeordneten elektronischen Bauelementen gepresst werden. On the carrier plate, the circuit board is advantageously applied. This makes it possible that the housing can be used for printed circuit boards with different dimensions. Of course, the fixing elements are arranged correspondingly when using different printed circuit boards, so that all fixing elements used come to rest directly on the circuit board when closing the housing. In other words, none of the fixing elements should be pressed when closing the housing on an arranged on the circuit board electronic components.
Im Gehäusedeckel oder auf der Leiterplatte können Anschlag-Dome angeordnet, z.B. angespritzt sein, welche genau dem Abstand zwischen der Oberseite der Leiterplatte und dem Gehäusedeckel im verschlossenen Zustand des Gehäuses entsprechen. Dadurch wird sichergestellt, dass beim Verschließen des Gehäuses nicht zu viel Anpresskraft aufgewendet wird, wodurch z.B. die Dichtung übermäßig gepresst wird, so dass die Dichtigkeitseigenschaften beeinträchtigt werden. In the housing cover or on the printed circuit board stop dome can be arranged, e.g. be injected, which correspond exactly to the distance between the top of the circuit board and the housing cover in the closed state of the housing. This ensures that not too much contact pressure is applied when closing the housing, whereby e.g. the seal is excessively pressed, so that the sealing properties are impaired.
Die Verbindungsstege zwischen den Fixierungselementen und der Dichtung, welche zweckmäßig eine umlaufende Dichtung ist, sind vorteilhaft derart ausgeführt, dass beim Verschließen des Gehäuses kein Verbindungssteg auf ein auf der Leiterplatte angeordneten elektronischen Bauelementen gepresst wird. Ferner weisen die Verbindungsstege zweckmäßig eine Höhe auf, welche kleiner ist als die Höhe der Fixierungselemente im verpressten Zustand. Mit anderen Worten, die Höhe der Verbindungsstege ist kleiner als der Abstand zwischen der Oberseite der Leiterplatte und dem Gehäusedeckel nach Verschließen des Gehäuses. The connecting webs between the fixing elements and the seal, which is expediently a circumferential seal, are advantageously designed such that when closing the housing no connecting web is pressed onto an electronic components arranged on the printed circuit board. Furthermore, the connecting webs expediently have a height which is smaller than the height of the fixing elements in the compressed state. In other words, the amount of Connecting webs is smaller than the distance between the top of the circuit board and the housing cover after closing the housing.
Die Erfindung zeichnet sich ferner durch ein Verfahren zur Fixierung eines auf einer Trägerplatte angebrachten elektrischen Geräts, insbesondere eines Steuergeräts, in einem Gehäuse mit einem unteren Gehäuseteil, einem Gehäusedeckel und einer dazwischenliegenden Dichtung aus. In einem ersten Montageschritt wird die Trägerplatte in das untere Gehäuseteil eingelegt. Anschließend wird die Dichtung mit den Fixierungselementen, welche über Verbindungsstege mit der Dichtung verbunden sind, in das untere Gehäuseteile eingelegt. Zweckmäßig wird die Dichtung dabei in, im unteren Gehäuseteil vorgesehene Fixierungsmittel für die Dichtung eingelegt. In einem nachgelagerten Montageschritt wird der Gehäusedeckel mit dem unteren Gehäuseteil verbunden, z.B. mittels Schraub-, Steck- oder Schnappverschlüssen. Es können aber auch andere Verschlussarten verwendet werden, welche ein sicheres Verbinden des unteren Gehäuseteils mit dem Gehäusedeckel gewährleisten. So ist es z.B. auch möglich, dass der Gehäusedeckel auf das untere Gehäuseteil gedrückt wird, wobei eine Anpresskraft auf den Gehäusedeckel in Richtung des unteren Gehäuseteils wirkt und dabei mit dem unteren Gehäuseteil verschweißt wird. Anschließend wird die Anpresskraft entfernt. The invention is further distinguished by a method for fixing a mounted on a support plate electrical device, in particular a control device, in a housing having a lower housing part, a housing cover and an intermediate seal. In a first assembly step, the carrier plate is inserted into the lower housing part. Subsequently, the seal with the fixing elements, which are connected via connecting webs with the seal, inserted into the lower housing parts. Suitably, the seal is inserted in, provided in the lower housing part fixing means for the seal. In a subsequent assembly step, the housing cover is connected to the lower housing part, e.g. by means of screw, plug or snap closures. But it can also be used other types of closure, which ensure a secure connection of the lower housing part with the housing cover. So it is e.g. also possible that the housing cover is pressed onto the lower housing part, wherein a contact force acts on the housing cover in the direction of the lower housing part and is welded to the lower housing part. Subsequently, the contact pressure is removed.
Die Erfindung wird im Weiteren anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen: The invention will be explained in more detail with reference to figures. Show it:
Die Dichtung
Zur Verbindung des Gehäusedeckels
Innerhalb des Gehäuses
Zwischen der Oberseite
Die Höhe der Fixierungselemente
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1 1
- Gehäuse casing
- 2 2
- Gehäusedeckel housing cover
- 3 3
- Dichtung poetry
- 4 4
- Trägerplatte mit Leiterplatte Support plate with printed circuit board
- 5 5
- unteres Gehäuseteil lower housing part
- 6 6
- Fixierungselement fixing element
- 7 7
- Verbindungssteg connecting web
- 8 8th
- Aufnahmemittel receiving means
- 9 9
- Verbindungsmittel connecting means
- 10 10
- Oberseite der Leiterplatte Top of the circuit board
- 11 11
- elektronisches Bauelement electronic component
- 12 12
- Höhe Verbindungsteg Height connecting bridge
- 13 13
- Anpresskraft contact force
- 14 14
- Abstand Oberseite Leiterplatte zu Gehäusedeckel Distance top PCB to case cover
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 2429273 A2 [0006] EP 2429273 A2 [0006]
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