DE102015205054A1 - Elektronikmodul mit Alphastrahlenschutz für eine Getriebesteuereinheit sowie Getriebesteuereinheit - Google Patents

Elektronikmodul mit Alphastrahlenschutz für eine Getriebesteuereinheit sowie Getriebesteuereinheit Download PDF

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Abstract

Es wird ein Elektronikmodul (12) für eine Getriebesteuereinheit (10) sowie eine entsprechende Getriebesteuereinheit (10) vorgeschlagen. Das Elektronikmodul (12) weist ein Leiterplattenelement (14) mit einer elektronischen Schaltung (18) auf, wobei die elektronische Schaltung (18) auf einer Montagefläche (16) des Leiterplattenelements (14) angeordnet ist und wenigstens ein ungehäustes Halbleiterbauelement (20) aufweist, und wobei die elektronische Schaltung (18) vollständig von einer Schutzmasse (24) bedeckt ist. Das Elektronikmodul (12) zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass es eine Abschirmkappe (26) aufweist und das Halbleiterbauelement (20) zwischen der Montagefläche (16) des Leiterplattenelements (14) und der Abschirmkappe (26) zum Schutz gegen ionisierende Strahlung aufgenommen ist, wobei die Abschirmkappe (26) zusammen mit der Montagefläche (16) das Halbleiterbauelement (20) vollständig umschließt, und wobei die Abschirmkappe (26) vollständig von der Schutzmasse (24) bedeckt ist. Dadurch kann das Halbleiterbauelement (20) zuverlässig gegen strahleninduzierte Schäden geschützt werden.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein Elektronikmodul für eine Getriebesteuereinheit eines Kraftfahrzeugs. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Elektronikmodul mit einem gegen ionisierende Strahlung geschütztem Halbleiterbauelement sowie eine Getriebesteuereinheit mit einem derartigen Elektronikmodul.
  • Stand der Technik
  • Zur Steuerung von Getrieben, insbesondere Automatikgetrieben, in einem Kraftfahrzeug werden elektronische Getriebesteuereinheiten bzw. Getriebesteuermodule verwendet, die entweder im Inneren eines Getriebegehäuses als integrierte Getriebesteuereinheiten angeordnet sind oder von außen als Anbaumodule an das Getriebegehäuse montiert werden.
  • Integrierte Getriebesteuereinheiten weisen in der Regel ein Elektronikmodul mit einer elektronischen Schaltung (sogenannte „transmission control unit“, TCU), wenigstens einen Sensor, mindestens eine Steckverbindung zum Anschluss an einen Fahrzeugkabelbaum und elektrische Schnittstellen zum Ansteuern von Aktuatoren auf.
  • Die elektronischen Schaltungen der Elektronikmodule können dabei diverse Bauelemente aufweisen, insbesondere Kondensatoren, Speicher, Leistungsendstufen, Widerstände und/oder Halbleiterchips bzw. Halbleiterbauelementen. Unter anderem aufgrund von Bauraumbeschränkungen werden für Halbleiterbauelemente sogenannte „Bare-Die-Bauelemente“, d.h. ungehäuste Silizium-Bauelemente bzw. ungehäuste Halbleiterbauelemente, eingesetzt.
  • Um die elektronische Schaltungen und/oder die Elektronikmodule der integrierten Getriebesteuereinheiten z.B. gegen diese zumindest teilweise umspülendes Getriebefluid zu schützen, werden die elektronischen Schaltungen und/oder die Elektronikmodule durch eine Schutzmasse bzw. Moldmasse geschützt.
  • Ein derartiges Getriebesteuermodul ist in der DE 10 2011 088 969 A1 offenbart.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Vorteile der Erfindung
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können in vorteilhafter Weise ermöglichen, ein zuverlässiges, robustes und/oder kostengünstig produzierbares Elektronikmodul für eine Getriebesteuereinheit eines Kraftfahrzeugs sowie eine Getriebesteuereinheit mit einem derartigen Elektronikmodul bereitzustellen.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Elektronikmodul für eine Getriebesteuereinheit vorgeschlagen. Das Elektronikmodul weist ein Leiterplattenelement mit einer elektronischen Schaltung auf, wobei die elektronische Schaltung auf einer Montagefläche des Leiterplattenelements angeordnet ist und wenigstens ein ungehäustes Halbleiterbauelement aufweist. Die elektronische Schaltung ist vollständig von einer Schutzmasse bedeckt. Das erfindungsgemäße Elektronikmodul zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass das Elektronikmodul ferner eine Abschirmkappe aufweist, und dass das Halbleiterbauelement zwischen der Montagefläche des Leiterplattenelements und der Abschirmkappe zum Schutz des Halbleiterbauelements gegen ionisierende Strahlung aufgenommen ist, wobei die Abschirmkappe zusammen mit der Montagefläche das Halbleiterbauelement vollständig umschließt, und wobei die Abschirmkappe vollständig von der Schutzmasse bedeckt ist.
  • Die Schutzmasse kann etwa zum Schutz der elektronischen Schaltung gegen Getriebefluid vorgesehen sein. In der Schutzmasse können jedoch instabile Nuklide und/oder instabile Isotope, wie z.B. 238U und/oder 234U, enthalten sein, welche in einer Zerfallsreihe unter Emission ionisierender Strahlung in stabile Isotope zerfallen können. Dabei können insbesondere Alphateilchen bzw. Alphastrahlung, d.h. Heliumkerne, emittiert werden. Trifft ein Alphateilchen auf das ungehäuste Halbleiterbauelement kann es durch Deposition der Energie des Alphateilchens in dem Halbleiterbauelement beispielsweise zu einer lokalen, hardwaremäßigen Schädigung, etwa zum Trennen einer Leiterbahnstruktur, des Halbleiterbauelements kommen (sogenannte single event effects). Auch können etwa kapazitive Speicherbits in dem Halbleiterbauelement von 0 auf 1 oder umgekehrt gesetzt werden. Eine derartige softwaremäßige Schädigung wird häufig als strahleninduzierter „soft error“ bezeichnet. Durch den Einsatz der Abschirmkappe können derartige Schädigungen des Halbleiterbauelements vermieden werden und es kann insgesamt ein robustes und zuverlässiges Elektronikmodul bereitgestellt werden.
  • Eine Möglichkeit der Vermeidung obengenannter strahleninduzierter Schädigungen des Halbleiterbauelements kann ferner etwa ein Einsatz einer Schutzmasse sein, welche eine vernachlässigbare bzw. sehr geringe Anzahl von instabilen und Alphateilchen emittierenden Isotopen pro Volumeneinheit und/oder Masseneinheit besitzt. Derartige Schutzmassen können jedoch mit erheblichen Materialkosten verbunden sein. Ferner weist die elektronische Schaltung meist auch elektronische Bauelemente auf, welche strahlenunempfindlich sind und/oder welche ein eigenes Gehäuse aufweisen, wie es beispielsweise bei sogenannten „surface mounted devices“ bzw. SMD-Bauelementen der Fall sein kann. Derartige Bauelemente müssen daher nicht zwingend mit einer kostenintensiven Schutzmasse gegen von dieser emittierter Strahlung geschützt werden. Durch die erfindungsgemäße Abschirmung bzw. den Schutz des ungehäusten Halbleiterbauelements mit Hilfe der Abschirmkappe kann so auf den Einsatz einer teuren Schutzmasse verzichtet werden, da die Schutzmasse sowie die durch Zerfall von in der Schutzmasse enthaltenen instabilen Nukliden/Isotopen freigesetzte ionisierende Strahlung durch die Abschirmkappe von dem Halbleiterbauelement abgeschirmt werden kann. Als Schutzmasse zum Schutz der elektronischen Schaltung gegen z.B. Getriebefluid kann so eine kostengünstige Variante gewählt werden und es können Materialkosten für das Elektronikmodul in vorteilhafter Weise eingespart werden.
  • Ideen zu Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können unter anderem als auf den nachfolgend beschriebenen Gedanken und Erkenntnissen beruhend angesehen werden. Zunehmende Miniaturisierung der elektronischen Schaltung und/oder der Bauelement der elektronischen Schaltung kann feinere Strukturen im Silizium der Bauelemente bzw. in dem ungehäusten Halbleiterbauelement bedingen, welches beispielsweise einen Mikrocontroller, einen Logik-Baustein und/oder einen Stromregler-ASIC aufweisen kann. Aktuell haben Mikrocontroller-Silizium-Waver bzw. ungehäuste Halbleiterbauelemente bzw. Chips eine Leiterbahnstruktur von rund 90 nm. Neue Generationen dieser Bauelemente können Strukturen in einem Bereich von rund 40 nm aufweisen. Die aus dem Waver herausgelösten und in Form ungehäuster Halbleiterbauelemente vereinzelten Schaltungen werden häufig Bare-Dies genannt. Diese werden z.B. mit Pin-Reihen durch Bonddrähte verbunden und in einem Mold-Werkzeug mit Duroplast ummoldet bzw. umgossen. Das Ergebnis sind sogenannte „integrated circuits“ (IC’s), d.h. gehäuste Halbleiterbauelemente, wie etwa SMD-Bauelemente. Insbesondere zur Herstellung kleiner elektronischer Schaltungen bzw. zur Herstellung kompakter Elektronikmodule werden die Bare-Dies auch ohne Gehäuse auf dem Leiterplattenelement, etwa einem „printed circuit board“ (PCB), einer High-Density-Interconnect-Leiterplatte (HDI-PCB), einem „low-temperature cofired ceramics“ (LTCC) Substrat oder einem „high-temperature cofired ceramics“ (HTCC) Substrat aufgeklebt, gebondet und/oder aufgelötet. Diese Bauelemente können für den Einsatz in einer Getriebesteuereinheit mit der Schutzmasse und gegebenenfalls mit einem Deckel gegen die Umgebung wie Luft, Öl und/oder Kraftstoff, geschützt werden. Auch die komplette elektronische Schaltung und/oder das Elektronikmodul als Getriebesteuergerät bzw. Getriebesteuereinheit z.B. mit Duroplast als Schutzmasse ummoldet bzw. vergossen werden. In einer neuen Generation von integrierten Getriebesteuereinheiten kann das Molden durch Dispensen bzw. Aufsprühen, beispielsweise einer epoxidharzbasierten Schutzmasse, ersetzt werden. In jedem Fall können die als Schutzmasse eingesetzten Duroplaste und/oder epoxidharzbasierten Materialien instabile mineralische Füllstoffe enthalten, welche die Alpha-Strahlung aussenden können. Alpha-Strahlung entsteht dabei spontan in einem statistischen Prozess. In einem typischen Werkstoff eines Elektronikmoduls können Alphateilchen eine mittlere Reichweite von z.B. rund 1 mm aufweisen. Sie können jedoch von dünnen Schichten wie 80 µm dickes Papier und/oder dünnen Kunststoffen und/oder Metallen aufgehalten werden. Trifft ein Alphateilchen ein Halbleiterbauelement mit einer Leiterbahnstruktur von rund 40 nm, so können, wie oben beschrieben, hardwaremäßige und/oder softwaremäßige Schädigungen des Halbleiterbauelements auftreten. Derartige Schädigungen können wiederum eine Fehlfunktion des Elektronikmoduls zur Folge haben.
  • Abhilfe kann durch Schutzmassen mit hoher Reinheit, d.h. mit wenig instabilen und Alpha-Teilchen emittierenden Isotopen geschaffen werden. Als Maß für eine Reinheit der Schutzmasse kann eine Flächenemissionsrate von Alpha-Teilchen herangezogen werden, welche in Einheiten von counts bzw. Zerfällen pro Zeiteinheit und Fläche (z.B. counts/ (h cm2) bzw. 1/(h cm2) bzw. counts per hora/ cm2 bzw. cph/ cm2) angegeben werden kann. Für 90 nm Leiterbahnstrukturen kann eine Reinheit bzw. Qualität der Schutzmasse von rund 0,01 cts/(h cm2) ausreichen. Für 40 nm Leiterbahnstruktur kann dagegen von unter 0,01 cts/(h cm2) (sogenannte low-alpha Schutzmasse) und sogar von rund 0,001 cts/(h cm2) (sogenannte ultra-low-alpha oder super-low-alpha Schutzmasse) ausgegangen werden. Die Kosten derartiger hochreiner Schutzmassen können, sofern diese überhaupt verfügbar sind, mitunter z.B. doppelt so hoch sein. Ferner sind derartige hochreine Schutzmassen meist nicht in Kombination weiterer Eigenschaften bzw. weiterer an die Schutzmasse gestellten Anforderungen verfügbar, wie etwa einem spezifischen thermischen Expansionskoeffizienten („coefficient of thermal expansion“, CTE) und/oder einer geforderten Widerstandsfähigkeit gegen z.B. Getriebeöl.
  • Durch die erfindungsgemäße Abschirmung des ungehäusten Halbleiterbauelements mit der Abschirmkappe kann in vorteilhafter Weise auf den Einsatz teurer hochreiner Schutzmassen verzichtet werden und/oder eingesetzte Mengen können gering gehalten werden. Die elektronische Schaltung kann so mit einer Schutzmasse mit einer Flächenemissionsrate größer oder gleich 0,1 cts/(h cm2) umfassend geschützt werden, was mit einer erheblichen Kostenersparnis verbunden sein kann.
  • Das Halbleiterbauelement kann z.B. mit wenigstens einem freiliegenden Bonddraht mit dem Leiterplattenelement elektrisch kontaktiert bzw. verbunden sein, wobei in diesem Fall die Abschirmkappe zusammen mit der Montagefläche das Halbleiterbauelement und den wenigstens einen Bonddraht vollständig umschließt. Alternativ kann das Halbleiterbauelement z.B. in Form eines „Ball Grid Array“ (BGA) Bausteines und/oder eines „System in Package“ (SiP) ausgeführt sein und z.B. über Lötkügelchen mit dem Leiterplattenelement kontaktiert sein (z.B. Waver Level Package oder Flip Chips).
  • Die Abschirmkappe kann derart dimensioniert sein, dass sie das Halbleiterbauelement berührungslos umschließt, d.h. eine Wandung der Abschirmkappe kann beabstandet von einer Außenfläche des Halbleiterbauelements sein.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Abschirmkappe aus Kunststoff, Metall und/oder epoxidharzbasiertem Material gefertigt. Die Abschirmkappe kann etwa aus einem Material gefertigt sein, welches eine Flächenemissionsrate von Alphateilchen von kleiner oder gleich 0,01 cts/(h cm2) aufweist.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist eine Berandung der Abschirmkappe stoffschlüssig mit der Montagefläche des Leiterplattenelements verbunden. Die Abschirmkappe kann etwa auf die Montagefläche geklebt werden und/oder die Berandung kann durch Erhitzen zumindest teilweise plastifiziert und zur Befestigung auf die Montagefläche aufgepresst werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist höchstens ein Halbleiterbauelement zwischen der Montagefläche und der Abschirmkappe angeordnet ist. Dies kann einen umfassenden Schutz des Halbleiterbauelements bereitstellen.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist das Elektronikmodul eine Mehrzahl von ungehäusten Halbleiterbauelementen auf, welche jeweils durch eine separate bzw. einzelne Abschirmkappe geschützt sind. Dadurch kann ein umfassender Schutz jedes ungehäusten Halbleiterbauelements bereitgestellt sein. Es ist jedoch auch denkbar, etwa eine Abschirmkappe zu verwenden, welche mehrere z.B. durch Trennstege getrennte Kammern aufweist, so dass in jeder Kammer der Abschirmkappe ein einzelnes ungehäustes Halbleiterbauelement angeordnet und geschützt sein kann.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Abschirmkappe eine Wandstärke von wenigstens 40 µm und höchstens 1,5 mm auf. Die Wandstärke kann beispielsweise 50 µm bis 1 mm betragen. Die Wandstärke sollte wenigstens einen Wert einer mittleren Reichweite von Alphateilchen in dem Material der Abschirmkappe aufweisen, so dass Alphateilchen zuverlässig in der Abschirmkappe absorbiert bzw. gestoppt werden können. Ferner kann durch eine ausreichende Wandstärke auch eine gewisse mechanische Stabilität der Abschirmkappe sichergestellt sein, so dass die Abschirmkappe etwa der darauf angeordneten Schutzmasse standhalten kann und ohne Spezialwerkzeug in dem Elektronikmodul verbaut werden kann.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist ein durch eine Innenfläche der Abschirmkappe und die Montagefläche begrenztes Innenvolumen der Abschirmkappe mit Luft gefüllt.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist ein durch eine Innenfläche der Abschirmkappe und die Montagefläche begrenztes Innenvolumen der Abschirmkappe mit einer Vergussmasse gefüllt, welche eine geringere Flächenemissionsrate von Alphastrahlung als die Schutzmasse aufweist. Beispielsweise kann das Innenvolumen mit einer hochreinen Vergussmasse mit einer Flächenemissionsrate von Alphateilchen von kleiner oder gleich 0,01 cts/(h cm2) gefüllt sein, so dass ein umfassender Schutz des Halbleiterbauelements vor Alphateilchen sichergestellt sein kann. Die Vergussmasse kann z.B. epoxidharzbasiertes Material, polyacrylatbasiertes Material, Epoxidkleber, Acrylatkleber und/oder Acrylkleber enthalten bzw. aufweisen.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Abschirmkappe eine erste Aussparung zum Einbringen der Vergussmasse in das Innenvolumen und eine zweite Aussparung zum Entlüften des Innenvolumens während des Einbringens der Vergussmasse auf. Dadurch kann das Innenvolumen in einem kurzen Prozessschritt mit Vergussmasse befüllt werden und direkt anschließend kann die elektronische Schaltung mit Schutzmasse bedeckt werden, ohne dass es zu einer Vermischung der Vergussmasse mit der Schutzmasse durch Eindringen der Schutzmasse in das Innenvolumen kommen kann. Ferner können in diesem Fall Vergussmasse und Schutzmasse in einem einzigen Prozessschritt etwa durch Einstrahlen von UV-Licht, Infrarotstrahlung und/oder Erwärmen ausgehärtet werden.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Getriebesteuereinheit mit einem Elektronikmodul, so wie obenstehend und untenstehend beschrieben, und einer Trägerplatte. Das Leiterplattenelement des Elektronikmoduls ist mit einer der Montagefläche entgegengesetzt angeordneten Fläche auf der Trägerplatte angeordnet und die Getriebesteuereinheit ist dazu ausgeführt, von einem Getriebefluid umspült zu werden. Mit anderen Worten kann es sich bei der Getriebesteuereinheit um eine integrierte Getriebesteuereinheit bzw. ein integriertes Getriebesteuergerät handeln, welches innerhalb eines Getriebegehäuses z.B. in einem Kraftfahrzeug verbaut werden kann.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Getriebesteuereinheit eine das Leiterplattenelement ringförmig umschließende Leiterplatte und/oder eine Flexfolie auf, wobei das Leiterplattenelement elektrisch mit der Leiterplatte und/oder der Flexfolie kontaktiert ist.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass einige der möglichen Merkmale und Vorteile des Elektronikmoduls und/oder der Getriebesteuereinheit hierin mit Bezug auf unterschiedliche Ausführungsformen beschrieben sind. Ein Fachmann erkennt, dass die Merkmale in geeigneter Weise kombiniert, angepasst oder ausgetauscht werden können, um zu weiteren Ausführungsformen der Erfindung zu gelangen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei weder die Zeichnungen noch die Beschreibung als die Erfindung einschränkend auszulegen sind.
  • 1 zeigt eine Getriebesteuereinheit mit einem Elektronikmodul gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
  • Die Figuren sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in den Figuren gleiche oder gleichwirkende Merkmale.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • 1 zeigt eine Getriebesteuereinheit 10 mit einem Elektronikmodul 12 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
  • Die Getriebesteuereinheit 10 weist eine Trägerplatte 11 auf, auf der eine Leiterplatte 13 mit einer Ausnehmung bzw. Aussparung 15 befestigt ist. In der Aussparung 15 ist das Elektronikmodul 12 angeordnet, so dass die Leiterplatte 13 das Elektronikmodul 12 im Wesentlichen ringförmig umschließt. Die Leiterplatte 13 kann etwa eine PCB-Platte und/oder eine Flexfolie zur elektrischen Kontaktierung von Komponenten der Getriebesteuereinheit 10 und/oder zur elektrischen Kontaktierung des Elektronikmoduls 12 aufweisen.
  • Auf der Leiterplatte 13 sind ferner elektronische/elektrische Komponenten 17 der Getriebesteuereinheit 10 angeordnet. Die Komponenten 17 können beispielsweise Sensoren, Stecker, Schnittstellen zum Ansteuern von Aktuatoren und/oder andere Bauelemente sein, welche mit der Leiterplatte 13 elektrisch verbunden sein können.
  • Die Leiterplatte 13 ist mit einer Seite 19 auf der Trägerplatte 11 angeordnet und fixiert. Beispielsweise kann die Leiterplatte 13 auf die Trägerplatte 11 gelötet, geklebt und/oder geschweißt sein. Im Bereich der Ausnehmung 15 liegt das Elektronikmodul 12 mit einer Fläche 21 vollflächig auf der Trägerplatte 11 auf. Die Fläche 21 des Elektronikmoduls 12 kann dabei eine Fläche 21 eines Leiterplattenelements 14 des Elektronikmoduls 12 bezeichnen. Die Trägerplatte 11 kann insbesondere als Kühlkörper für das Elektronikmodul 12 und/oder die Getriebesteuereinheit 10 dienen und zum Abführen von Wärme dienen. Auch das Elektronikmodul 12 kann mit der Fläche 21 auf die Trägerplatte 11 gelötet, geklebt und/oder geschweißt sein.
  • Das Leiterplattenelement 14 kann etwa ein PCB-Leiterplattenelement, ein HDI-Leiterplattenelement, ein LTCC-Substrat und/oder HTCC-Substrat aufweisen.
  • Auf einer der Fläche 21 des Leiterplattenelements 14 des Elektronikmoduls 12 entgegengesetzt angeordneten Montagefläche 16 des Leiterplattenelements 14 ist eine elektronische Schaltung 18 angeordnet. Die elektronische Schaltung 18 kann z.B. ein SMD-Bauelement, einen Kondensator, einen Widerstand und/oder andere elektronische Bauelemente aufweisen. Ferner weist die elektronische Schaltung 18 wenigstens ein ungehäustes Halbleiterbauelement 20 auf, welches mit freiliegenden Bonddrähten 22 elektrisch mit dem Leiterplattenelement 14 kontaktiert ist. Die Bonddrähte 22 ragen dabei von einer Außenfläche des Halbleiterbauelements 20 und/oder von der Montagefläche 16 ab, weshalb die Bonddrähte 20 als „freiliegend“ erachtet werden können. Alternativ kann das Halbleiterbauelement 20 z.B. in Form eines „Ball Grid Array“ (BGA) Bausteines und/oder eines „System in Package“ (SiP) ausgeführt sein und z.B. über Lötkügelchen mit dem Leiterplattenelement kontaktiert sein (z.B. Waver Level Package oder Flip Chips).
  • Das Elektronikmodul 12 ist ferner über Bonddrähte 23 mit der Leiterplatte 13 der Getriebesteuereinheit 10 elektrisch kontaktiert. Das Elektronikmodul kann jedoch auch mit einer geeigneten anderen elektrischen Verbindung, z.B. über eine Flexfolie, mit der Leiterplatte 13 verbunden sein.
  • Die elektronische Schaltung 18 ist vollständig von einer Schutzmasse 24 zum Schutz gegen äußere Einflüsse und/oder Getriebefluid bedeckt. Auch die Bonddrähte 23 und/oder ein an das Elektronikmodul 12 angrenzender Bereich der Leiterplatte 13 bzw. die in diesem Bereich angeordneten elektronische Bauteile können vollständig von der Schutzmasse 24 bedeckt sein. Die Schutzmasse 24 kann beispielsweise ein Silikongel, ein epoxidharzbasiertes Material und/oder einen Schutzlack enthalten. Die Schutzmasse 24 kann eine Flächenemissionsrate von Alphateilchen von größer oder gleich 0,01 cph/ cm2 aufweisen. Die Schutzmasse 24 kann etwa durch Dispensen, Aufsprühen, Druckgussspritzen, Transfer-Molden und/oder Aufgießen aufgetragen werden. Auch kann die Schutzmasse 24 in einem Dam & Fill-Verfahren mit zwei unterschiedlich viskosen Werkstoffen aufgetragen werden.
  • Das Elektronikmodul 12 weist ferner eine Abschirmkappe 26 zum Schutz des Halbleiterbauelements 20 vor ionisierender Strahlung, insbesondere vor Alphateilchen, auf, welche z.B. durch Zerfall instabiler Isotope der Schutzmasse 24 entstehen können. Dazu ist das Halbleiterbauelement 20 zwischen der Montagefläche 16 und der Abschirmkappe 26 angeordnet, so dass die Abschirmkappe 26 zusammen mit der Montagefläche 16 bzw. dem Leiterplattenelement 14 das Halbleiterbauelement 20 sowie die dieses kontaktierenden Bonddrähte 22 vollständig umschließt. Ein durch die Montagefläche 16 und eine Innenfläche 28 der Abschirmkappe 26 begrenztes Innenvolumen 30 der Abschirmkappe 26 kann so dicht gegen ein Eindringen der Schutzmasse 24 in das Innenvolumen 30 ausgebildet sein. Dazu ist ferner eine Berandung 32 der Abschirmkappe 26 stoffschlüssig mit dem Leiterplattenelement 14 verbunden. Beispielsweise kann die Abschirmkappe 26 mit der Montagefläche 16 des Leiterplattenelements 14 verklebt sein und/oder die Berandung 32 kann durch Erhitzen zumindest teilweise plastifiziert und auf die Montagefläche 16 gepresst werden.
  • Die Abschirmkappe 26 umgibt das Halbleiterbauelement 20 in einem Raumwinkel von 2π und/oder umschließt eine freiliegende Außenfläche des Halbleiterbauelements 20, wobei die freiliegende Außenfläche des Halbleiterbauelements 20 diejenigen Flächen bezeichnen kann, welche nicht in Richtung der Montagefläche 16 zeigen. Grundsätzlich kann unter der Abschirmkappe 26 eine Mehrzahl von ungehäusten Halbleiterbauelementen 20 angeordnet sein. Vorzugsweise ist zur sicheren Abschirmung der Halbleiterbauelemente 20 jedoch höchstens ein Halbleiterbauelement 20 unter der Abschirmkappe 26 angeordnet. Die Abschirmkappe 26 kann auch mehrere voneinander getrennte Kammern aufweisen und in jeder Kammer kann ein einzelnes Halbleiterbauelement 20 aufgenommen sein.
  • Die Abschirmkappe 26 selbst ist vollständig von der Schutzmasse 24 bedeckt bzw. in diese teilweise eingebettet und zumindest am Umfang dicht angebunden. Mit anderen Worten steht die Abschirmkappe 26 in direktem mechanischem Kontakt mit der Schutzmasse 24.
  • Die Abschirmkappe 26 kann z.B. aus Kunststoff, Metall und/oder epoxidharzbasiertem Material gefertigt sein. Die Abschirmkappe 26 kann etwa aus einem Material gefertigt sein, welches eine Flächenemissionsrate von Alphateilchen von kleiner oder gleich 0,01 cts/(h cm2) aufweist. Damit Alphateilchen zuverlässig von der Abschirmkappe 26 absorbiert bzw. von dieser aufgehalten werden können, weist die Abschirmkappe eine Wandstärke von 40 µm bis 1,5 mm, vorzugsweise 50 µm bis 1,0 mm, auf.
  • Das Innenvolumen 30 der Abschirmkappe 26 kann etwa mit Luft und/oder einer hochreinen low-alpha Vergussmasse 34 gefüllt sein, welche eine 2Flächenemissionsrate von Alphateilchen von kleiner oder gleich 0,01 cph/cm aufweisen kann. Die Vergussmasse 34 kann z.B. epoxidharzbasiertes Material, polyacrylatbasiertes Material, Epoxidkleber, Acrylatkleber und/oder Acrylkleber enthalten bzw. aufweisen. Die Vergussmasse 34 kann etwa über eine erste Aussparung der Abschirmkappe 26 in das Innenvolumen 30 eingebracht werden, wobei eine zweite Aussparung in der Abschirmkappe 26 zum Entlüften des Innenvolumens 30 während des Einbringens der Vergussmasse 34 vorgesehen sein kann.
  • Abschließend ist darauf hinzuweisen, dass Begriffe wie „aufweisend“, „umfassend“, etc. keine anderen Elemente oder Schritte ausschließen und Begriffe wie „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließen. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102011088969 A1 [0006]

Claims (10)

  1. Elektronikmodul (12) für eine Getriebesteuereinheit (10), aufweisend: ein Leiterplattenelement (14) mit einer elektronischen Schaltung (18), wobei die elektronische Schaltung (18) auf einer Montagefläche (16) des Leiterplattenelements (14) angeordnet ist und wenigstens ein ungehäustes Halbleiterbauelement (20) aufweist, und wobei die elektronische Schaltung (18) vollständig von einer Schutzmasse (24) bedeckt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektronikmodul (12) ferner eine Abschirmkappe (26) aufweist, und das Halbleiterbauelement (20) zwischen der Montagefläche (16) des Leiterplattenelements (14) und der Abschirmkappe (26) zum Schutz des Halbleiterbauelements (20) gegen ionisierende Strahlung aufgenommen ist, wobei die Abschirmkappe (26) zusammen mit der Montagefläche (16) das Halbleiterbauelement (20) vollständig umschließt, und wobei die Abschirmkappe (26) vollständig von der Schutzmasse (24) bedeckt.
  2. Elektronikmodul (12) gemäß Anspruch 1, wobei die Abschirmkappe (26) aus Kunststoff, Metall und/oder epoxidharzbasiertem Material gefertigt ist.
  3. Elektronikmodul (12) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei eine Berandung (32) der Abschirmkappe (26) stoffschlüssig mit der Montagefläche (16) des Leiterplattenelements (14) verbunden ist.
  4. Elektronikmodul (12) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, wobei höchstens ein Halbleiterbauelement (20) zwischen der Montagefläche (16) und der Abschirmkappe (26) angeordnet ist; und/oder wobei das Elektronikmodul (12) eine Mehrzahl von ungehäusten Halbleiterbauelementen (20) aufweist, welche jeweils durch eine einzelne Abschirmkappe (26) geschützt sind.
  5. Elektronikmodul (12) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Abschirmkappe (26) eine Wandstärke von wenigstens 40 µm und höchstens 1,5 mm aufweist.
  6. Elektronikmodul (12) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, wobei ein durch eine Innenfläche (28) der Abschirmkappe (26) und die Montagefläche (16) begrenztes Innenvolumen (30) der Abschirmkappe (26) mit Luft gefüllt ist.
  7. Elektronikmodul gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, wobei ein durch eine Innenfläche (28) der Abschirmkappe (26) und die Montagefläche (16) begrenztes Innenvolumen (30) der Abschirmkappe mit einer Vergussmasse (34) gefüllt ist, welche eine geringere Flächenemissionsrate von Alphastrahlung als die Schutzmasse (24) aufweist.
  8. Elektronikmodul (12) gemäß Anspruch 7, wobei die Abschirmkappe (26) eine erste Aussparung zum Einbringen der Vergussmasse (34) in das Innenvolumen (30) und eine zweite Aussparung zum Entlüften des Innenvolumens (30) während des Einbringens der Vergussmasse (34) aufweist.
  9. Getriebesteuereinheit (10), aufweisend: ein Elektronikmodul (12) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, und eine Trägerplatte (11), wobei das Leiterplattenelement (14) des Elektronikmoduls (12) mit einer der Montagefläche (16) entgegengesetzt angeordneten Fläche (21) auf der Trägerplatte (11) angeordnet ist, wobei die Getriebesteuereinheit (10) dazu ausgeführt ist, von einem Getriebefluid umspült zu werden.
  10. Getriebesteuereinheit (10) gemäß Anspruch 9, wobei die Getriebesteuereinheit (10) eine das Leiterplattenelement (14) ringförmig umschließende Leiterplatte (13) und/oder eine Flexfolie aufweist, wobei das Leiterplattenelement (14) elektrisch mit der Leiterplatte (13) und/oder der Flexfolie kontaktiert ist.
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