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Die Erfindung betrifft eine elektronische Komponente gemäß dem Oberbegriff des Anspruch 1. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer solchen elektronischen Komponente.
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Elektronische Komponenten in Form integrierter Schaltungen umfassen üblicherweise elektronische Baugruppen, die auf einer Leiterplatte zu einer elektrischen Schaltungsanordnung zusammengeführt sind. Derartige elektronische Komponenten werden beispielsweise in Steuergeräten für Kraftfahrzeuge, z. B. in Getriebesteuergeräten, eingesetzt. Die Baugruppen auf der Leiterplatte können als gelötete elektronische Bauteile mit einer Kunststoffabdeckung auf einer Flachseite der Leiterplatte angeordnet sein.
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Aus der
DE 42 28 818 A1 ist ein elektrisches Gerät, insbesondere Schalt- und Steuergerät für Kraftfahrzeuge, bekannt. Das elektrische Gerät umfasst mindestens eine elektronische Schaltung auf einer tragenden Leiterplatte, die als Leiterfolie ausgebildet und auf einer Seite einer wärmeleitenden Platte aufgebracht ist, und eine mit Steckern versehene Anschlussleiste. Hierbei befindet sich die Leiterfolie zwischen dem Rahmen und den Platten.
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Weiterhin ist aus der
DE 103 24 047 B4 eine Elektronikeinheit, insbesondere Steuergerät für ein Kraftfahrzeug, bekannt. Die Elektronikeinheit umfasst eine Mehrzahl von übereinander angeordneten und mit elektronischen Komponenten bestückten Leiterplatten, ein elektrisches Verbindungsmittel und eine Gehäuseanordnung. Die Elektronikeinheit weist eine weitere elektronische Komponente auf, die an einem Abstandshalter befestigt ist, welche zwischen den Leiterplatten angeordnet ist und mittels Anschlusspins mit einer der beiden Leiterplatten in Kontakt gebracht ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte elektronische Komponente sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen elektronischen Komponente anzugeben.
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Hinsichtlich der elektronischen Komponente wird die Aufgabe erfindungsgemäß mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß mit den in Anspruch 6 angegebenen Merkmalen gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Eine elektronische Komponente umfasst zumindest einen Schaltungsträger, eine Leiterplatte, die elektrisch leitend mit dem zumindest einen Schaltungsträger verbunden ist, und ein Abdeckelement zur Abdeckung des zumindest einen Schaltungsträgers, wobei das Abdeckelement auf einer Flachseite der Leiterplatte angeordnet ist.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Schaltungsträger zumindest abschnittsweise an einer der Flachseite zugewandten Innenseite des Abdeckelements angeordnet und mit der Innenseite verbunden ist, oder die Innenseite zumindest abschnittsweise den Schaltungsträger bildet.
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Die derart ausgebildete elektronische Komponente ist zur Anordnung in einem Kraftfahrzeug, z. B. als Getriebesteuergerät, geeignet. Mittels einer Anordnung der Leiterplatte und des Abdeckelements ist ein insbesondere mediendichter, beispielsweise fluiddichter, Innenraum hergestellt, in welchem sich der Schaltungsträger befindet.
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Durch die Anordnung des Schaltungsträgers an der Innenseite des Abdeckelements ist es in besonders vorteilhafter Weise möglich, einen Bauraumbedarf zu reduzieren. Ein sogenannter „toter“ Raum wird hierbei zum Vorteil genutzt, wobei durch die Reduzierung des Bauraumbedarfs Material und damit verbundene Kosten eingespart werden können.
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Ist die Innenseite selbst als Schaltungsträger gebildet und aufgebaut, können bzw. kann ein Montageaufwand und/oder Zeitaufwand für eine Montage reduziert werden.
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Durch die erfindungsgemäße Anordnung des Schaltungsträgers kann ein vorgefertigter Schaltungsträger an bzw. mit das bzw. dem Abdeckelement einer beliebig vorgefertigten elektronischen Komponente angeordnet bzw. verbunden werden.
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Hierbei kann beispielsweise eine elektrische Leistung der elektronischen Komponente gesteigert werden, indem zumindest zwei Schaltungsträger im Innenraum angeordnet und genutzt werden können. Üblicherweise ist der Schaltungsträger mit der Leiterplatte an einem Trägerelement angeordnet und mit dem Abdeckelement abgeschlossen.
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Ebenfalls kann die Leistung weitestgehend verbessert werden, indem zumindest eine zusätzliche Entwärmung bzw. Abkühlung des Schaltungsträgers während eines Betriebs über das Abdeckelement weitestgehend unmittelbar erfolgt. Das Abdeckelement kann hierbei beispielsweise aus Aluminium gebildet sein.
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Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Schaltungsträger aus einem Substrat gebildet ist.
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Hierbei ist die Montage des Schaltungsträgers am Abdeckelement vereinfacht. Der Schaltungsträger kann mittels eines Montageschritts zur adhäsiven Verbindung mit geringem Zeit- und/oder Montageaufwand an das Abdeckelement angebracht werden. Beispielsweise kann als Substrat ein Epoxidharz genutzt werden.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Schaltungsträger mittels Stoffschluss und/oder thermisch mit der Innenseite verbunden ist.
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Hierdurch kann der Montageschritt des vorgefertigten Schaltungsträgers an ein beliebiges vorhandenes Abdeckelement zeit- und kostensparend und vereinfacht erfolgen. Eine stabile Verbindung und die Entwärmung sind hierbei weitestgehend gewährleistet.
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In einer Ausführungsform ist der Schaltungsträger über zumindest eine elektrische Zuleitung mit der Leiterplatte verbunden.
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In einer weiteren Ausführungsform ist die elektrische Zuleitung zumindest abschnittsweise an der Innenseite angeordnet und mit der Innenseite adhäsiv verbunden.
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Die elektrische Zuleitung kann beispielsweise aus einem Stanzgitter und/oder aus einem flexiblen Folienleiter gebildet sein. Dies ermöglicht eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Schaltungsträger und der Leiterplatte.
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Darüber hinaus kann die elektrische Zuleitung derart an der Innenseite angeordnet werden, dass der Schaltungsträger bzw. die elektrische Zuleitung mit einer Umgebung gekoppelt werden kann.
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Die elektrische Zuleitung ist beispielsweise entlang der Innenseite des Abdeckelements geführt und zwischen dem Abdeckelement und der Leiterplatte hinausgeführt. Durch diese Anordnung der elektrischen Zuleitung an der Innenseite des Abdeckelements kann ebenfalls in vorteilhafter Weise die Entwärmung bzw. Abkühlung der elektrischen Komponente über das Abdeckelement erfolgen.
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Die Verbindung des Schaltungsträgers und der elektrischen Zuleitung ist beispielsweise eine Drahtbondverbindung.
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Bei einem Verfahren zur Herstellung der beschriebenen elektronischen Komponente wird der Schaltungsträger zumindest abschnittsweise an der der Flachseite zugewandten Innenseite des Abdeckelements angeordnet und mit der Innenseite verbunden, oder die Innenseite zumindest abschnittsweise als Schaltungsträger ausgebildet.
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Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen:
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1 schematisch eine Schnittdarstellung einer elektronischen Komponente in einer ersten erfindungsgemäßen Ausgestaltung,
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2 schematisch eine Schnittdarstellung der elektronischen Komponente in einer zweiten erfindungsgemäßen Ausgestaltung und
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3 schematisch eine Schnittdarstellung der elektronischen Komponente in einer weiteren Ausgestaltung.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 und 2 zeigen jeweils eine elektronische Komponente E in einer Schnittdarstellung.
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Die elektronische Komponente E ist beispielsweise ein Steuergerät für ein Kraftfahrzeug, z. B. ein Getriebesteuergerät, und umfasst beispielsweise ein in 3 dargestelltes Trägerelement 1 und ein Abdeckelement 2.
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Ein Schaltungsträger 3 kann hierbei eine Anzahl elektronischer Bauteile 4, die zu einer elektrischen Schaltung zusammengeführt sind, umfassen.
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Der Schaltungsträger 3 ist beispielsweise mittels in 3 dargestellten elektrischen Verbindungselementen 5 mit einer Leiterplatte 6 koppelbar.
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Zum Schutz des Schaltungsträgers 3 und der elektronischen Bauteile 4 vor äußeren Einflüssen, wie z. B. Getriebeöl, Metallspäne usw., und anderen leitenden Ablagerungen ist das Abdeckelement 2 vorgesehen, welches stoffschlüssig und dichtend mit der Leiterplatte 6 verbunden ist.
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Das Abdeckelement 2 ist auf einer Flachseite der Leiterplatte 6 angeordnet und bildet einen Innenraum I.
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Im Innenraum I der elektronischen Komponente E ist der Schaltungsträger 3 angeordnet und mittels Stoffschluss und/oder thermisch mit dem Abdeckelement 2 verbunden. Insbesondere erfolgt der Stoffschluss mittels Klebens und/oder Laminierens des Schaltungsträgers 3 auf das Abdeckelement 2.
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Der Schaltungsträger 3 ist insbesondere mittig und/oder zumindest abschnittsweise an der der Flachseite der Leiterplatte 6 zugewandten Innenseite des Abdeckelements 2 angeordnet und mit dem Abdeckelement 2 adhäsiv verbunden.
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Beispielsweise kann eine in 3 dargestellte elektrische Zuleitung 7 den Schaltungsträger 3 umgeben und zur weiteren elektrisch leitenden Verbindung mit der Leiterplatte 6 und/oder einer Umgebung dienen.
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Hierbei kann in vorteilhafter Weise eine Entwärmung und/oder Abkühlung der elektronischen Komponente E über den Schaltungsträger 3 am Abdeckelement 2 erfolgen.
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Alternativ ist ein vorgefertigter Schaltungsträger 3 zur Leistungssteigerung der elektronischen Komponente E an ein beliebig ausgebildetes Abdeckelement 2 anbringbar.
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In einer zweiten Ausführungsform der elektronischen Komponente E bildet die Innenseite zumindest abschnittweise den Schaltungsträger 3, wobei insbesondere ein Montageaufwand und/oder ein Bauraumbedarf reduzierbar sind bzw. ist.
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Das Abdeckelement 2 und der Schaltungsträger 3 sind hierbei im selben Herstellungsschritt bildbar bzw. aufbaubar.
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Im in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein Schichtaufbau der elektronischen Komponente E in Richtung einer Hochachse Z dargestellt.
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Auf dem Trägerelement 1 ist die Leiterplatte 6 angeordnet und mit dem Trägerelement 1 verbunden.
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Ein weiterer Schaltungsträger 3 ist auf dem Trägerelement 1 angeordnet und mit dem Trägerelement 1 adhäsiv verbunden, wobei der Schaltungsträger 3 und ein Abschnitt der Leiterplatte 6 mittels des Abdeckelements 2 von einem Außenraum A getrennt sind.
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Die elektrische Zuleitung 7 umgibt den an der Innenseite des Abdeckelements 2 angeordneten Schaltungsträger 3.
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Beispielsweise ist der Schaltungsträger 3 mittels der elektrischen Verbindungselemente 5 mit der elektrischen Zuleitung 7 gekoppelt.
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Der auf der Innenseite angeordnete Schaltungsträger 3 ist mittels der elektrischen Verbindungselemente 5 mit der elektrischen Zuleitung 7 gekoppelt. Die elektrische Zuleitung 7 ist adhäsiv mittels Stoffschluss mit der Innenseite des Abdeckelements 2 verbunden.
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Die adhäsive Verbindung ist mittels Klebens und/oder Laminierens gebildet. Die elektrische Zuleitung 7 wird zwischen dem Abdeckelement 2 und der Leiterplatte 6 in den Außenraum A zur weiteren elektrischen Kommunikation mit der Umgebung geführt.
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Ebenfalls dient die elektrische Zuleitung 7 zur elektrischen Verbindung des Schaltungsgeräts 3 mit der Leiterplatte 6.
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Zur elektrischen Verbindung ist die elektrische Zuleitung 7 mittels Stoffschluss mit der Leiterplatte 6 verbunden. Die elektrische Zuleitung 7 ist beispielsweise aus einem Stanzgitter und/oder einem flexiblen Folienleiter gebildet.
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Im Folgenden werden die Bestandteile der gezeigten elektronischen Komponente E näher erläutert.
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Das Trägerelement 1 ist beispielsweise eine metallische Grundplatte, z. B. eine Aluminiumplatte, welche den weiteren Schaltungsträger 3 und die Leiterplatte 6 auf einer Flachseite aufnimmt. Der Schaltungsträger 3 kann je nach Anwendungsfall die Bauteile beinhalten, die, verglichen zu dem Trägerelement im Deckel, eine große Verlustleistung und somit Abwärme erzeugen.
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Die Schaltungsträger 3 sind beispielsweise als eine Niedertemperatur-Einbrand-Keramik, Mikroleiterplatte oder Standard-Multilayerleiterplatte ausgebildet.
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Der weitere Schaltungsträger 3 ist mit dem Trägerelement 1 stoffschlüssig mittels eines Klebstoffs z. B. mittels eines Wärmeleitklebers, verbunden.
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Die Schaltungsträger 3 sind vollständig im Innenraum I der elektronischen Komponente E angeordnet und umfassen als elektronische Bauteile 4 beispielsweise Kondensatoren, Widerstände, gehäuste und/oder ungehäuste Halbleiterkomponente usw., die mit dem Schaltungsträger 3 beispielsweise verklebt und/oder verlötet sind.
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Die Schaltungsträger 3 und/oder die Leiterplatte 6 können beispielsweise aus einem Substrat, z. B. aus einem Epoxidharz, gebildet sein.
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Die Leiterplatte 6 ist sowohl im Innenraum I als auch in einem Außenraum A der elektronischen Komponente E angeordnet und analog zum weiteren Schaltungsträger 3 stoffschlüssig mittels eines weiteren Klebstoffs mit dem Trägerelement 1 verbunden.
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Beispielsweise besteht der weitere Klebstoff aus einem flüssigen Klebemittel oder einem Klebeband.
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Die Leiterplatte 6 bildet eine Verbindung zwischen dem Außenraum A und dem Innenraum I. Im Bereich des weiteren Schaltungsträgers 3 weist die Leiterplatte 6 eine Aussparung auf, innerhalb welcher der weitere Schaltungsträger 3 angeordnet ist.
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Zur elektrischen Verbindung des Schaltungsträgers 3 mit der Leiterplatte 6 sind die elektrischen Verbindungselemente 5 vorgesehen, die im gezeigten Ausführungsbeispiel jeweils als Bonddraht zur Drahtbondverbindung ausgeführt sind.
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Weiterhin ist der weitere Schaltungsträger 3 adhäsiv mit dem Trägerelement 1 verbunden, so dass eine Abwärme direkt über das Trägerelement 1 abgeführt werden kann. Zur adhäsiven Verbindung ist als Klebstoff vorzugsweise ein Wärmeleitklebstoff verwendbar.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Trägerelement
- 2
- Abdeckelement
- 3
- Schaltungsträger
- 4
- Bauteil
- 5
- Verbindungselement
- 6
- Leiterplatte
- 7
- Zuleitung
- E
- Komponente
- I
- Innenraum
- A
- Außenraum
- Z
- Hochachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4228818 A1 [0003]
- DE 10324047 B4 [0004]
