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Die Erfindung betrifft eine elektronische Komponente.
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Elektronische Komponenten zur Anordnung in einem Motorraum eines Fahrzeugs, z. B. als Getriebesteuergerät, sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt. Zur mediendichten, insbesondere gasdichten Abdichtung einer Elektronik der elektronischen Komponente gegenüber äußeren Einflüssen und aggressiven Medien, wie z. B. Getriebeöl, ist beispielsweise bekannt, die Elektronik mit einer Vergussmasse zu versehen und so mediendicht abzudichten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte elektronische Komponente anzugeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Eine erfindungsgemäße elektronische Komponente umfasst eine Leiterplatte zur Aufnahme einer elektronischen Schaltungsanordnung, wenigstens ein metallisch ausgebildetes Abdeckelement zur Ausbildung eines gegenüber einer äußeren Umgebung abgeschlossenen Elektronikraums, in welchem die elektronische Schaltungsanordnung aufgenommen ist, und mindestens ein metallisch ausgebildetes Halteelement, welches zumindest teilweise in eine Leiterplattenoberfläche eingebracht ist und den Elektronikraum bodenseitig begrenzt, wobei zwischen einem umlaufenden Rand des Abdeckelements und einem auf der Leiterplattenoberfläche freiliegenden Teil des mindestens einen Halteelements ein Stoffschluss hergestellt ist.
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Das metallisch ausgebildete Halteelement ermöglicht eine direkte Anbindung des metallisch ausgebildeten Abdeckelements an die Leiterplatte, so dass der Elektronikraum mediendicht, insbesondere gasdicht vor äußeren Einflüssen geschützt ist. Das Halteelement stellt somit ein Abdichtelement sowie eine Schutzeinheit für die elektronische Schaltungsanordnung dar.
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Zusätzliche Befestigungskomponenten oder Befestigungsmaßnahmen, wie z. B. Formdichtungen, umspritzte Kunststoffteile, Nieten, Schrauben und dgl. mehr, können zur Befestigung des Abdeckelements entfallen. Das metallisch ausgebildete Halteelement selbst wird durch das Substrat der Leiterplatte, z. B. Epoxidharz, mediendicht abgedichtet.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung schließt das mindestens eine Halteelement mit der Leiterplattenoberfläche zumindest abschnittsweise bündig ab. Beispielsweise ist das mindestens eine Halteelement als ein Metallring ausgebildet, welcher in die Leiterplatte eingegossen oder eingelegt ist.
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Zur Befestigung des Abdeckelements an der Leiterplatte sieht die Erfindung vor, den Stoffschluss als Schweißverbindung, Lötverbindung oder als adhäsive Verbindung auszubilden. Auch eine Kombination der Befestigungsmaßnahmen ist möglich. Beispielsweise ist dies möglich, wenn mehrere Halteelemente und/oder Abdeckelemente vorgesehen sind. Hierbei können die Halteelemente mit den Abdeckelementen in gleicher Weise oder in verschiedener Weise miteinander verbunden sein.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das mindestens eine Halteelement mindestens eine stegartige Ausformung aufweist, die senkrecht von der Leiterplattenoberfläche abragt, wobei die mindestens eine stegartige Ausformung einem Umfangsverlauf des Halteelements zumindest abschnittsweise folgt. Die stegartige Ausformung dient insbesondere dem Schutz des Elektronikraums und der darin angeordneten elektronischen Schaltungsanordnung beim Befestigen des Abdeckelements, wobei Schweißspritzer und Lötperlen in den Elektronikraum eindringen können.
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Vorzugsweise weist das mindestens eine Halteelement zwei parallel zueinander verlaufende stegartige Ausformungen auf, zwischen denen eine Nut zur Aufnahme des umlaufenden Rands des Abdeckelements gebildet ist. Damit ist ein Schutz des Elektronikraums während der Befestigung des Abdeckelements optimiert.
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Darüber hinaus sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, dass eine Anzahl von Abdeckelementen mit einer Anzahl von Halteelementen korrespondiert.
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Alternativ dazu ist eine Anzahl von Abdeckelementen zu einer Anzahl von Halteelementen verschieden. Hierbei ist es möglich, z. B. mehrere Elektronikräume bodenseitig mit mehreren Halteelementen jeweils zu umschließen, wobei alle Halteelemente mit einem gemeinsamen Abdeckelement verbunden werden.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei zeigen:
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1 schematisch eine Schnittdarstellung eines möglichen Ausführungsbeispiels einer elektronischen Komponente mit einem Elektronikraum,
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2 schematisch eine Schnittdarstellung eines weiteren möglichen Ausführungsbeispiels einer elektronischen Komponente mit einem Elektronikraum,
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3 schematisch eine Schnittdarstellung eines möglichen Ausführungsbeispiels einer elektronischen Komponente mit zwei Elektronikräumen,
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4 schematisch eine Schnittdarstellung eines weiteren möglichen Ausführungsbeispiels einer elektronischen Komponente mit einem Elektronikraum,
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5 schematisch einen Ausschnitt aus einer Draufsicht auf die elektronischen Komponente gemäß 4 und
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6 schematisch eine Schnittdarstellung eines Ausschnitts aus einem möglichen Ausführungsbeispiel einer elektronischen Komponente mit einem Elektronikraum.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt beispielhaft eine erfindungsgemäße elektronische Komponente 1 in einer Schnittdarstellung, insbesondere in einem Längsschnitt. Die elektronische Komponente 1 ist beispielsweise ein Steuergerät für ein Kraftfahrzeug, z. B. ein Getriebesteuergerät.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst die elektronische Komponente 1 eine Leiterplatte 2, ein Abdeckelement 3, welches deckelartig auf die Leiterplatte 2 zur Ausbildung eines Elektronikraums 4 aufgesetzt ist, und einen Schaltungsträger 5 für eine beispielhaft in 2 gezeigte elektronische Schaltungsanordnung 5.1, wobei der Schaltungsträger 5 im Elektronikraum 4 aufgenommen und vom Abdeckelement 3 umschlossen ist.
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Die Leiterplatte 2 ist als eine einlagige oder mehrlagige Leiterplatte 2 ausgebildet und dient der mechanischen Befestigung und elektrischen Verbindung der elektronischen Schaltungsanordnung 5.1.
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Dazu besteht die Leiterplatte 2 aus einem elektrisch isolierenden Material, z. B. Epoxidharz, an oder in welchem elektrisch leitende Verbindungen, sogenannte Leiterbahnen L, angeordnet oder integriert sind. Die Leiterbahnen L sind beispielsweise aus Kupfer und werden mittels Kupferätzen hergestellt.
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Weiterhin umfasst die Leiterplatte 2 ein metallisch ausgebildetes Halteelement 2.1, welches im vorliegenden Ausführungsbeispiel den Elektronikraum 4 bodenseitig ringförmig umschließt. Dazu ist das Halteelement 2.1 beispielsweise als ein Metallring ausgebildet und in eine Aussparung in einer dem Elektronikraum 4 zugewandten Leiterplattenoberfläche eingegossen oder eingelegt und verklebt und somit mediendicht mit der Leiterplatte 2 verbunden.
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Bei der gezeigten elektronischen Komponente 1 schließt ein freiliegender Teil des Halteelements 2.1 bündig mit der Leiterplattenoberfläche ab, so dass ein Teil der Leiterplattenoberfläche vom freiliegenden Teil des Halteelements 2.1 gebildet wird.
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Auf diesen freiliegenden Teil des Halteelements 2.1 wird ein umlaufender Rand 3.1 des Abdeckelements 3 angeordnet und mit dem Halteelement 2.1 unter Ausbildung eines Stoffschlusses S fest verbunden. Beispielsweise wird das Abdeckelement 3 mit dem Halteelement 2.1 verschweißt, verlötet, verklebt oder als Laminatverbund stoffschlüssig verbunden. Damit ist ein mediendichter Verschluss des Elektronikraums 4 erreicht.
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Vorzugsweise sind das Abdeckelement 3 und das Halteelement 2.1 im Material gleich ausgebildet; z. B. sind beide Komponenten aus Aluminium gebildet. Dies ermöglicht eine Verringerung thermischer Spannungen und daraus resultierenden Beschädigungen der elektronischen Komponente 1 im Betrieb.
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Alternativ können das Abdeckelement 3 und das Halteelement 2.1 auch aus verschiedenen Materialien, insbesondere verschiedenen Metallen gebildet sein, wobei bevorzugt Materialien mit ähnlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten eingesetzt werden.
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Die Kombination aus Abdeckelement 3 und Halteelement 2.1 ermöglicht im Rahmen der Erfindung eine mediendichte, insbesondere gasdichte Abdichtung des Elektronikraums 4 vor äußeren Einflüssen und aggressiven Medien, wie z. B. Getriebeöl und/oder Späne, so dass die elektronische Schaltungsanordnung 5.1 optimal geschützt ist.
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Des Weiteren ermöglicht das Halteelement 2.1 aufgrund seiner metallischen Ausbildung die Ableitung einer Verlustwärme der elektronischen Schaltungsanordnung 5.1, die im Betrieb der elektronischen Komponente 1 erzeugt wird. Die Verlustwärme kann beispielsweise vom Halteelement 2.1 über in der Leiterplatte 2 eingebrachte Durchkontaktierungen 6 (beispielhaft in 4 dargestellt), auch bekannt als Vias oder Thermovias, abgeführt werden.
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Zur mechanischen Befestigung des Schaltungsträgers 5 ist dieser im gezeigten Ausführungsbeispiel mit der Leiterplattenoberfläche mittels eines Wärmeleitklebers stoffschlüssig verbunden. Über den Wärmeleitkleber kann zusätzlich Verlustwärme abgeführt werden.
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Zur elektrischen Kontaktierung der hier nicht gezeigten elektronischen Schaltungsanordnung 5.1 ist diese mittels gezeigten Bonddrähten 7 mit der Leiterplatte 2 verbunden.
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2 zeigt eine alternative Ausführung der elektronischen Komponente 1 in einer Schnittdarstellung, insbesondere in einem Längsschnitt. Hierbei ist der Schaltungsträger 5 in die Leiterplattenoberfläche integriert und die elektronische Schaltungsanordnung 5.1 mit nicht gezeigten Durchkontaktierungen und/oder Durchmetallisierungen elektrisch kontaktiert.
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3 zeigt eine alternative Ausführung der elektronischen Komponente 1 ebenfalls in einem Längsschnitt, wobei anstelle eines Elektronikraums 4 zwei Elektronikräume 4 vorhanden sind, in denen jeweils eine elektronische Schaltungsanordnung 5.1 angeordnet ist. Dabei ist in einem der Elektronikräume 4 der Schaltungsträger 5 analog zur elektronischen Komponente 1 gemäß 2 in die Leiterplattenoberfläche integriert, wohingegen im anderen Elektronikraum 4 die elektronische Schaltungsanordnung 5.1 direkt auf der Leiterplattenoberfläche angeordnet und befestigt ist, so dass kein Schaltungsträger 5 vorhanden ist.
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Die gezeigten Elektronikräume 4 werden hier jeweils von einem Halteelement 2.1 und von einem Abdeckelement 3 begrenzt und durch Herstellung des zuvor beschriebenen Stoffschlusses (S) fest verschlossen.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist zudem eine weitere Alternative aufgeführt, bei welcher die Halteelemente 2.1 und die Abdeckelemente 3 jeweils als einteiliges Bauteil ausgebildet sind. Dies ist mit gestrichelten Linien jeweils zwischen den Halteelementen 2.1 und den Abdeckelementen 3 angedeutet.
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Darüber hinaus zeigt das vorliegende Ausführungsbeispiel zwei Befestigungsbohrungen 2.2, die in die Leiterplatte 2 und insbesondere in einen Abschnitt des Halteelements 2.1 eingebracht sind und der Anbindung der elektronischen Komponente 1 an eine nicht gezeigte Einbauschnittstelle, z. B. im Motorraum eines Fahrzeugs, dient. Dadurch, dass die Befestigungsbohrungen 2.2 in das metallisch ausgebildete Halteelement 2.1 eingebracht sind, können die Befestigungsbohrungen 2.2 als Masseanschluss verwendet werden.
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4 zeigt eine weitere alternative Ausführung der elektronischen Komponente 1 in einem Längsschnitt, wobei in die Leiterplatte 2 sowohl ein ringförmiges Halteelement 2.1 als auch ein mittig vom ringförmigen Halteelement 2.1 umschlossenes weiteres Halteelement 2.1 eingebracht ist, auf dem der Schaltungsträger 5 mittels eines Wärmeleitklebers befestigt ist. Eine Ableitung einer Verlustwärme der (hier nicht gezeigten) elektronischen Schaltungsanordnung 5.1 erfolgt über eine Mehrzahl von Durchkontaktierungen 6, die in Betrachtungsrichtung unterhalb des weiteren Halteelements 2.1 eingebracht sind.
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Die elektrische Kontaktierung der elektronischen Schaltungsanordnung 5.1 erfolgt hierbei analog zu 1 mittels Bonddrähten 7, wobei auf der Leiterplattenoberfläche Materialausnehmungen 8 eingebracht sind, die zur Aufnahme jeweils eines Drahtendes der Bonddrähte 7 vorgesehen sind und damit Bondanschlüsse bilden. Eine Materialausnehmung 8 ist beispielhaft in 5 gezeigt.
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Die elektrische Kontaktierung der elektronischen Schaltungsanordnung 5.1 nach außen erfolgt über Leiterbahnen L, die vom Bonddraht 7 über Zwischenlagen der Leiterplatte 2 nach außen geführt werden.
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Des Weiteren weist das ringförmige Halteelement 2.1 zwei stegartige Ausformungen 2.1.1 auf, die von der Leiterplattenoberfläche senkrecht abragen und parallel zueinander verlaufen. Insbesondere folgen die Ausformungen 2.1.1 einem Umfangsverlauf des Halteelements 2.1, so dass zwischen den Ausformungen 2.1.1 eine ringförmige Nut ausgebildet wird, in welcher ein umlaufender Rand 3.1 des Abdeckelements 3 angeordnet und mittels der in 1 beschriebenen Befestigungsmaßnahmen unter Ausbildung eines Stoffschlusses S fest mit dem Halteelement 2.1 verbunden wird.
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Damit befindet sich eine der Ausformungen 2.1.1 innerhalb und die andere Ausformung 2.1.1 außerhalb des Elektronikraums 4. Mittels der Ausformungen 2.1.1 ist der Elektronikraum 4 vor dem Eindringen von Schweißspritzern und/oder Lötperlen geschützt, so dass während der Befestigung des Abdeckelements 3 auf der Leiterplatte 2 oder bei anderen in der Umgebung des Elektronikraum 4 durchgeführten Schweiß- oder Lötverfahren keine Beschädigungen der elektronischen Schaltungsanordnung 5.1 im Inneren des Elektronikraums 4 erfolgen.
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Die Ausformungen 2.1.1 erhöhen somit einen Schutz der empfindlichen elektronischen Schaltungsanordnung 5.1 während der Befestigung des Abdeckelements 3 auf der Leiterplatte 2. Die Ausformungen 2.1.1 können ebenfalls in den zuvor gezeigten Ausführungsbeispielen vorgesehen sein.
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5 zeigt eine ausschnittsweise Draufsicht auf die Leiterplattenoberfläche der elektronischen Komponente 1 gemäß 4, wobei eine Materialausnehmung 8 zur Aufnahme oder Bildung von Bondanschlüssen, ein Abschnitt des Schaltungsträgers 5 und vier Bonddrähte 7 dargestellt sind.
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6 zeigt schematisch eine Schnittdarstellung eines Ausschnitts aus einem möglichen Ausführungsbeispiel einer elektronischen Komponente 1, die im Wesentlichen analog zur elektronischen Komponente 1 gemäß 4 ausgebildet ist.
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Ein Unterschied zur elektronischen Komponente 1 gemäß 4 besteht darin, dass in der Nut zwischen den Ausformungen 2.1.1 eine weitere Ausformung 2.1.2 angeordnet ist, die ebenfalls senkrecht von der Leiterplattenoberfläche abragt und auf der der umlaufende Rand 3.1 des Abdeckelements 3 durch Herstellung eines Stoffschlusses S wie zuvor beschrieben befestigt ist. Mittels der weiteren Ausformung 2.1.2 wird ein Schutz der empfindlichen elektronischen Schaltungsanordnung 5.1 während der Befestigung des Abdeckelements 3 auf der Leiterplatte 2 weiter verbessert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- elektronische Komponente
- 2
- Leiterplatte
- 2.1
- Halteelement
- 2.1.1
- Ausformung
- 2.1.2
- weitere Ausformung
- 2.2
- Befestigungsbohrung
- 3
- Abdeckelement
- 3.1
- Rand
- 4
- Elektronikraum
- 5
- Schaltungsträger
- 5.1
- elektronische Schaltungsanordnung
- 6
- Durchkontaktierung
- 7
- Bonddraht
- 8
- Materialausnehmung
- L
- Leiterbahn
- S
- Stoffschluss
