-
Die Erfindung betrifft einen Komponententräger für wenigstens ein elektrisches Bauelement und eine Verwendung eines derartigen Komponententrägers.
-
Insbesondere betrifft die Erfindung den Schutz elektronischer Baugruppen in widrigen Umgebungen, beispielsweise den Schutz elektronischer Steuereinheiten, die in Motoren oder Getrieben zur Steuerung dieser Motoren bzw. Getriebe verbaut werden. Derartige elektronische Baugruppen sind häufig vor ihrer Funktion abträglichen Medien wie chemisch aggressiven Flüssigkeiten, Gasen oder Feststoffen zu schützen. Beispielsweise müssen elektronische Steuereinheiten, die in Motoren oder Getrieben verbaut werden, vor dem Einfluss von Motor- bzw. Getriebeöl und/oder Gasen geschützt werden.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen insbesondere hinsichtlich der Schutzfunktion in widrigen Umgebungen verbesserten Komponententräger für wenigstens ein elektrisches Bauelement und eine Verwendung eines derartigen Komponententrägers anzugeben.
-
Die Aufgabe wird hinsichtlich des Komponententrägers durch die Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich seiner Verwendung durch die Merkmale des Anspruchs 14 gelöst.
-
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Ein erfindungsgemäßer Komponententräger für wenigstens ein elektrisches Bauelement umfasst ein Trägergehäuse mit wenigstens einer Gehäuseöffnung zu einer Trägeraußenseite und wenigstens eine Leiterplatte, die auf der Trägeraußenseite stoffschlüssig mit dem Trägergehäuse verbunden ist und wenigstens eine Gehäuseöffnung dichtend abdeckt.
-
Das Trägergehäuse dient dabei dem Schutz elektrischer Bauelemente vor schädlichen Medien in einer Umgebung des Trägergehäuses. Die wenigstens eine Leiterplatte dient gleichzeitig der elektrischen Kontaktierung in dem Trägergehäuse angeordneter elektrischer Bauelemente durch die Gehäuseöffnungen und der Abdichtung des Trägergehäuses durch die dichtende Abdeckung dieser Gehäuseöffnungen. Durch diese Doppelfunktion einer Leiterplatte wird vorteilhaft die Anzahl von Komponenten des Komponententrägers reduziert und die Herstellung des Komponententrägers wird vereinfacht.
-
Ausgestaltungen der Erfindung sehen vor, dass wenigstens eine von einer Leiterplatte abgedeckte Gehäuseöffnung eine Aussparung in einem Gehäuseabschnitt des Trägergehäuses ist, der ein ebenes Blech oder ein tiefgezogenes Blech oder ein metallisches Fräsprodukt oder ein Druckgussprodukt oder ein Kunststoffprodukt mit oder ohne wenigstens einer aufstrukturierten oder aufgedruckten Leiterbahn ist.
-
Die Ausbildung des eine Gehäuseöffnung aufweisenden Gehäuseabschnitts wird dabei den jeweiligen Anforderungen angepasst. Ein ebenes Blech ist eine besonders einfache und kostengünstige Ausbildung eines derartigen Gehäuseabschnitts. Tiefgezogene Bleche, metallische Fräsprodukte, Druckgussprodukts oder Kunststoffprodukte ermöglichen komplexere Geometrien des Gehäuseabschnitts. Ein Gehäuseabschnitt aus Kunststoff mit aufstrukturierten oder aufgedruckten Leiterbahnen ermöglicht die elektrische Verbindung elektrischer Bauelemente mit diesen Leiterbahnen, ohne zusätzliche Komponenten für diese elektrischen Verbindungen zu benötigen.
-
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass wenigstens eine Leiterplatte durch Verkleben oder Laminieren oder Löten stoffschlüssig mit dem Trägergehäuse verbunden ist.
-
Derartige stoffschlüssige Verbindungen einer Leiterplatte mit dem Trägergehäuse ermöglichen vorteilhaft eine gegenüber flüssigen und/oder gasförmigen Medien dichtende Abdeckung von Gehäuseöffnungen durch die Leiterplatte.
-
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass wenigstens eine Leiterplatte wenigstens einen elektrischen Kontaktbereich aufweist, der einer von der Leiterplatte abgedeckten Gehäuseöffnung zugewandt ist und durch die Gehäuseöffnung elektrisch kontaktierbar ist.
-
Derartige Kontaktbereiche ermöglichen vorteilhaft eine einfache elektrische Verbindung der Leiterplatte mit in dem Trägergehäuse angeordneten elektrischen Bauelementen, beispielsweise durch mit den Kontaktbereichen verbundene Bonddrähte.
-
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass wenigstens eine Leiterplatte wenigstens einen Lötbereich aufweist, der zu einer von der Leiterplatte abgedeckten Gehäuseöffnung verläuft und an den ein in einem Gehäuseinnenraum des Trägergehäuses angeordnetes elektrisches Bauelement den Lötbereich dichtend gelötet ist.
-
Dadurch können elektrische Bauelemente an die Leiterplatte gelötet werden, wobei vorteilhaft gleichzeitig die jeweilige Gehäuseöffnung durch das bei dem Löten verwendete Lot abgedichtet wird.
-
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Trägergehäuse wenigstens zwei voneinander beabstandete und jeweils wenigstens eine Gehäuseöffnung aufweisende Gehäuseabschnitte umfasst, die durch wenigstens eine Leiterplatte miteinander verbunden sind, wobei die Leiterplatte wenigstens eine Gehäuseöffnung jedes der beiden Gehäuseabschnitte dichtend abdeckt.
-
Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung hat eine Leiterplatte neben den oben bereits genannten Funktionen der elektrischen Kontaktierung von elektrischen Bauelementen und Abdichtung des Trägergehäuses die weitere Funktion, voneinander beabstandete Gehäuseabschnitte zu verbinden. Neben einer mechanischen Verbindung kann dadurch insbesondere auch eine elektrische Verbindung von elektrischen Bauelementen realisiert werden, die an verschiedenen Gehäuseabschnitten angeordnet sind.
-
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht wenigstens einen elektrische Leitungen tragenden Leitungsträger vor, der mit wenigstens einer einem Gehäuseinnenraum des Trägergehäuses zugewandten Innenoberfläche des Trägergehäuses verbunden ist. Dabei ist wenigstens ein Leitungsträger beispielsweise durch Verkleben oder Laminieren mit dem Trägergehäuse verbunden. Wenigstens ein Leitungsträger ist beispielsweise eine flexible Leiterfolie oder eine flexible Leiterplatte.
-
Diese Ausgestaltung der Erfindung realisiert elektrische Leitungen in einem Gehäuseinnenraum des Trägergehäuses durch einen dort angeordneten Leitungsträger. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn das Trägergehäuse selbst keinen Gehäuseabschnitt aufweist, der elektrische Leiterbahnen aufweist. Die Ausbildung eines Leitungsträgers als eine flexible Leiterfolie oder eine flexible Leiterplatte ist besonders vorteilhaft, wenn mit dem Leitungsträger räumlich variabel platzierbare elektrische Bauelemente elektrisch kontaktiert werden sollen.
-
Eine Weitergestaltung der vorgenannten Ausgestaltungen der Erfindung sieht vor, dass das Trägergehäuse wenigstens zwei voneinander beabstandete Gehäuseabschnitte umfasst, die durch wenigstens einen Leitungsträger miteinander verbunden sind.
-
Dadurch kann mit einem Leitungsträger eine elektrische Verbindung von elektrischen Bauelementen realisiert werden, die an verschiedenen Gehäuseabschnitten angeordnet sind. Wenn dafür als Leitungsträger eine flexible Leiterfolie oder eine flexible Leiterplatte verwendet wird, können insbesondere auch Gehäuseabschnitte miteinander verbunden werden, deren Abstände voneinander und/oder deren relative Lagen variabel sind und/oder die relativ zueinander beweglich angeordnet sind.
-
Eine weitere Weitergestaltung vorgenannter Ausgestaltungen der Erfindung sieht vor, dass wenigstens eine elektrische Leitung eines Leitungsträgers mit einem oben erwähnten elektrischen Kontaktbereich einer Leiterplatte elektrisch verbunden ist. Beispielsweise ist dabei wenigstens eine elektrische Verbindung zwischen einer elektrischer Leitung eines Leitungsträgers und einem elektrischen Kontaktbereich einer Leiterplatte mit durch eine Gehäuseöffnung geführtem Bonddraht hergestellt.
-
Dabei wird vorteilhaft ein elektrischer Kontaktbereich einer Leiterplatte genutzt, um die Leiterplatte mit einem Leitungsträger elektrisch zu verbinden. Bonddraht ermöglicht vorteilhaft eine kostengünstige und flexible Realisierung derartiger elektrischer Verbindungen.
-
Die Erfindung sieht insbesondere die Verwendung eines erfindungsgemäßen Komponententrägers zur gegenüber einem Medium abgedichteten Anordnung einer elektronischen Baugruppe vor, wobei die elektronische Baugruppe in einem Gehäuseinnenraum des Trägergehäuses angeordnet ist und mit wenigstens einer Leiterplatte des Komponententrägers, die wenigstens eine Gehäuseöffnung dichtend abdeckt, elektrisch verbunden ist.
-
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
-
1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Komponententrägers in einer Schnittdarstellung,
-
2 eine Draufsicht auf einen Bodenbereich des in 1 dargestellten Komponententrägers,
-
3 eine Draufsicht auf einen Bodenbereich eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Komponententrägers,
-
4 eine Schnittdarstellung des in 3 dargestellten Bodenbereichs,
-
5 eine Draufsicht auf einen Bodenbereich eines dritten Ausführungsbeispiels eines Komponententrägers,
-
6 eine Schnittdarstellung des in 5 dargestellten Bodenbereichs, und
-
7 eine Seitenansicht des in 5 dargestellten Bodenbereichs.
-
Einander entsprechende Teile sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
-
1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Komponententrägers 1 für elektrische Bauelemente 3, 5 einer elektronischen Baugruppe 7 in einer Schnittdarstellung. Der Komponententräger 1 umfasst ein Trägergehäuse 9 und zwei Leiterplatten 11, 12.
-
Das Trägergehäuse 9 ist kastenartig ausgebildet und umfasst einen als Gehäuseboden ausgebildeten Gehäuseabschnitt 15, eine Seitenwand 17 und einen Gehäusedeckel 19.
-
Die elektrischen Bauelementen 3, 5 sind in einem Gehäuseinnenraum 21 des Trägergehäuses 9 an dem Gehäuseabschnitt 15 angeordnet, um sie vor einem Medium zu schützen, dem der Komponententräger 1 ausgesetzt ist. Beispielsweise ist die elektronische Baugruppe 7 eine Steuereinheit zur Steuerung eines Motors oder Getriebes und der Komponententräger 1 ist innerhalb des Motors oder Getriebes angeordnet, wobei das Trägergehäuse 9 gegen Motor- oder Getriebeöl abgedichtet ist, um die elektrischen Bauelemente 3, 5 vor dem Motor- oder Getriebeöl zu schützen.
-
Die Leiterplatten 11, 12 dienen gleichzeitig der elektrischen Kontaktierung der elektrischen Bauelemente 3, 5 und der Abdichtung des Trägergehäuses 9. Dazu weist das Trägergehäuse 9 mehrere Gehäuseöffnungen 23 bis 26 zu einer Trägeraußenseite 27 auf. Jede Gehäuseöffnung 23 bis 26 ist eine Aussparung in dem Gehäuseabschnitt 15 des Trägergehäuses 9. Die Leiterplatten 11, 12 sind jeweils auf der Trägeraußenseite 27 stoffschlüssig mit dem Gehäuseabschnitt 15 des Trägergehäuses 9 verbunden, so dass jede Leiterplatte 11, 12 zwei Gehäuseöffnungen 23 bis 26 dichtend abdeckt.
-
2 zeigt eine Draufsicht auf einen den Gehäuseabschnitt 15 und die Leiterplatten 11, 12 umfassenden Bodenbereich des in 1 dargestellten Komponententrägers 1.
-
Eine erste Leiterplatte 11 weist mehrere Lötbereiche 29 auf, wobei jeder Lötbereich 29 als eine zu einer ersten Gehäuseöffnung 23 verlaufende Aussparung in der ersten Leiterplatte 11 ausgebildet ist, an die jeweils ein elektrisches Bauelement 3 diese Aussparung in der ersten Leiterplatte 11 dichtend gelötet ist.
-
Ferner weist jede Leiterplatte 11, 12 mehrere elektrische Kontaktbereiche 31 auf, die jeweils einer von der Leiterplatte 11, 12 abgedeckten Gehäuseöffnung 24 bis 26 zugewandt und durch diese Gehäuseöffnung 24 bis 26 elektrisch kontaktierbar sind. Über diese elektrischen Kontaktbereiche 31 sind elektrische Bauelemente 3, 5 elektrisch mit den Leiterplatten 11, 12 verbindbar. Die elektrischen Verbindungen werden dabei beispielsweise durch in den 1 und 2 nicht dargestellte Bonddrähte 33 (siehe 6) realisiert, die jeweils einen elektrischen Kontaktbereich 31 direkt oder indirekt mit wenigstens einem elektrischen Bauelement 3, 5 verbinden. Indirekte elektrische Verbindungen zwischen elektrischen Kontaktbereichen 31 und elektrischen Bauelementen 3, 5 werden dabei beispielsweise über Bonddrähte 33 realisiert, die jeweils einen elektrischen Kontaktbereich 31 mit wenigstens einer in den 1 und 2 nicht dargestellten elektrischen Leitung verbinden, die ihrerseits mit wenigstens einem elektrischen Bauelement 3, 5 elektrisch verbunden ist und entweder eine direkt auf den Gehäuseabschnitt 15 aufgebrachte Leiterbahn 35 wie in 3 ist oder in einen Leitungsträger 37 integriert ist, der analog zu den 5 bis 7 auf dem Gehäuseabschnitt 15 angeordnet ist.
-
Dementsprechend ist der Gehäuseabschnitt 15 entweder ein Kunststoffprodukt mit wenigstens einer aufstrukturierten oder aufgedruckten Leiterbahn 35 oder er ist beispielsweise ein ebenes Blech oder ein tiefgezogenes Blech oder ein metallisches Fräsprodukt oder ein Druckgussprodukt oder ein Kunststoffprodukt ohne eine Leiterbahn 35. Die Leiterplatten 11, 12 sind beispielsweise durch Verkleben oder Laminieren oder Löten stoffschlüssig mit dem Gehäuseabschnitt 15 verbunden.
-
Die 3 und 4 zeigen jeweils ausschnittsweise einen Bodenbereich eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Komponententrägers 1. Dabei zeigt 3 eine Draufsicht auf den Bodenbereich und 4 zeigt eine Schnittdarstellung des Bodenbereichs, wobei die Schnittebene der Schnittdarstellung orthogonal auf der Zeichenebene der 3 steht.
-
Der Komponententräger 1 dieses Ausführungsbeispiels umfasst ein zweiteiliges Trägergehäuse 9, das aus zwei voneinander beabstandeten Trägergehäuseteilen besteht, die jeweils analog zu dem Trägergehäuse 9 des in 1 dargestellten Komponententrägers 1 ausgebildet sind und von denen jeweils nur ein Gehäuseabschnitt 15, 16 dargestellt ist, der einen Gehäuseboden des Trägergehäuseteils bildet.
-
Jeder Gehäuseabschnitt 15, 16 weist wenigstens eine Gehäuseöffnung 24 bis 26 auf, die wie die Gehäuseöffnungen 24 bis 26 des in 1 dargestellten Trägergehäuses 9 von jeweils einer Leiterplatte 11, 12, die an einer Trägeraußenseite 27 mit dem Gehäuseabschnitt 15, 16 stoffschlüssig verbunden ist, dichtend abgedeckt ist. Analog zu 1 weist jede Leiterplatte 11, 12 mehrere elektrische Kontaktbereiche 31 auf, die jeweils einer von der Leiterplatte 11, 12 abgedeckten Gehäuseöffnung 24 bis 26 zugewandt und durch diese Gehäuseöffnung 24 bis 26 elektrisch kontaktierbar sind.
-
Ein erster Gehäuseabschnitt 15 ist ein Kunststoffprodukt mit aufstrukturierten oder aufgedruckten Leiterbahnen 35, die Leiterbahnkontakte 36 aufweisen, die jeweils, beispielsweise über Bonddraht 33 (siehe 6), mit einem Kontaktbereich 31 einer Leiterplatte 11, 12 oder mit einem in den 4 und 5 nicht dargestellten elektrischen Bauelement 3, 5 elektrisch verbindbar sind. Der zweite Gehäuseabschnitt 16 kann analog ausgebildet sein oder beispielsweise ein ebenes Blech oder ein tiefgezogenes Blech oder ein metallisches Fräsprodukt oder ein Druckgussprodukt oder ein Kunststoffprodukt ohne eine Leiterbahn 35 sein.
-
Eine Leiterplatte 12 verbindet die voneinander beabstandeten Gehäuseabschnitte 15, 16 der beiden Trägergehäuseteile des Trägergehäuses 9, wobei sie eine Gehäuseöffnung 25 eines ersten Gehäuseabschnitts 15 und eine Gehäuseöffnung 26 des zweiten Gehäuseabschnitts 16 dichtend abdeckt. Auf diese Weise können in den verschiedenen Trägergehäuseteilen angeordnete (in den 3 und 4 nicht dargestellte) elektrische Bauelemente 3, 5 durch die Leiterplatte 12 elektrisch miteinander elektrisch verbunden werden.
-
Die 5 bis 7 zeigen jeweils ausschnittsweise einen Bodenbereich eines dritten Ausführungsbeispiels eines Komponententrägers 1. Dabei zeigt 5 eine Draufsicht auf den Bodenbereich, 6 zeigt eine Schnittdarstellung des Bodenbereichs, wobei die Schnittebene der Schnittdarstellung orthogonal auf der Zeichenebene der 5 steht, und 7 zeigt eine Seitenansicht des Bodenbereichs.
-
Ähnlich wie das in den 3 und 4 dargestellte Ausführungsbeispiel umfasst auch der Komponententräger 1 dieses Ausführungsbeispiels ein zweiteiliges Trägergehäuse 9, das aus zwei voneinander beabstandeten Trägergehäuseteilen besteht, die jeweils analog zu dem Trägergehäuse 9 des in 1 dargestellten Komponententrägers 1 ausgebildet sind und von denen jeweils nur ein Gehäuseabschnitt 15, 16 dargestellt ist, der einen Gehäuseboden des Trägergehäuseteils bildet.
-
Jeder Gehäuseabschnitt 15, 16 weist wenigstens eine Gehäuseöffnung 24 bis 26 auf, die wie die Gehäuseöffnungen 24 bis 26 des in 1 dargestellten Trägergehäuses 9 von jeweils einer Leiterplatte 11 bis 13, die an einer Trägeraußenseite 27 mit dem Gehäuseabschnitt 15, 16 stoffschlüssig verbunden ist, dichtend abgedeckt ist.
-
Der Komponententräger 1 umfasst ferner einen (nicht dargestellte) elektrische Leitungen tragenden Leitungsträger 37, der mit Innenoberflächen der Gehäuseabschnitte 15, 16, die den Gehäuseinnenräumen der Trägergehäuseteile zugewandt sind, verbunden ist und die Gehäuseabschnitte 15, 16 miteinander verbindet. Der Leitungsträger 37 weist für jede Gehäuseöffnung 24 bis 26 eine dazu korrespondierende Leitungsträgeraussparung 39 bis 41 auf, die sich über dieser Gehäuseöffnung 24 bis 26 befindet.
-
Analog zu 1 weist jede Leiterplatte 11 bis 13 mehrere elektrische Kontaktbereiche 31 auf, die jeweils einer von der Leiterplatte 11 bis 13 abgedeckten Gehäuseöffnung 24 bis 26 zugewandt und durch diese Gehäuseöffnung 24 bis 26 und die dazu korrespondierende Leitungsträgeraussparung 39 bis 41 elektrisch kontaktierbar sind. Auf dem Leitungsträger 37 sind in der Nähe jeder Leitungsträgeraussparung 39 bis 41 mehrere elektrische Leitungsträgerkontakte 45 angeordnet, die jeweils mit wenigstens einer Leitung des Leitungsträgers 37 elektrisch verbunden sind. Diese Leitungsträgerkontakte 45 sind gemäß 6 jeweils über Bonddraht 33 mit einem Kontaktbereich 31 einer Leiterplatte 11 bis 13 elektrisch verbindbar.
-
Des Weiteren weist der Leitungsträger 37 weitere Leitungsträgeraussparungen 42, 43 auf, in denen jeweils (in den 5 bis 7 nicht dargestellte) elektrische Bauelemente 3, 5 angeordnet und mit einem unter der jeweiligen Leitungsträgeraussparung 42, 43 liegenden Gehäuseabschnitt 15, 16 verbunden werden können.
-
Der Leitungsträger 37 ist beispielsweise eine Leiterplatte, insbesondere eine flexible Leiterplatte, oder eine Leiterfolie. Der Leitungsträger 37 ist, beispielsweise mit Wärmeleitkleber 47, durch Verkleben oder Laminieren mit den Gehäuseabschnitten 15, 16 verbunden.
-
Die Gehäuseabschnitte 15, 16 sind wie die Gehäuseabschnitte 15, 16 der in den 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiele beispielsweise jeweils ein Kunststoffprodukt ohne oder mit aufstrukturierten oder aufgedruckten Leiterbahnen oder ein ebenes Blech oder ein tiefgezogenes Blech oder ein metallisches Fräsprodukt oder ein Druckgussprodukt.
-
In allen in den 1 bis 7 dargestellten Ausführungsbeispielen können die Leiterplatten 11 bis 13 und die Gehäuseabschnitte 15, 16 an der Trägeraußenseite optional mit einem Kunststoff umspritzt werden, um die Dichtheit des jeweiligen Trägergehäuses 9 vorteilhaft weiter zu verbessern.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Komponententräger
- 3, 5
- elektrisches Bauelement
- 7
- elektronische Baugruppe
- 9
- Trägergehäuse
- 11 bis 13
- Leiterplatte
- 15, 16
- Gehäuseabschnitt
- 17
- Seitenwand
- 19
- Gehäusedeckel
- 21
- Gehäuseinnenraum
- 23 bis 26
- Gehäuseöffnung
- 27
- Trägeraußenseite
- 29
- Lötbereich
- 31
- Kontaktbereich
- 33
- Bonddraht
- 35
- Leiterbahn
- 36
- Leiterbahnkontakt
- 37
- Leitungsträger
- 39 bis 43
- Leitungsträgeraussparung
- 45
- Leitungsträgerkontakt
- 47
- Wärmeleitkleber
