DE102016208736A1 - Electronic module for a control device for controlling a motor vehicle, control device and method for producing an electronic module - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Elektronikmodul (100) für ein Steuergerät zum Steuern eines Kraftfahrzeugs. Das Elektronikmodul (100) umfasst einen induktiven Sensor (108) mit zumindest einem Spulenstreifen (106) aus zumindest zwei Spulenelementen (104). Ferner umfasst das Elektronikmodul (100) ein Trägerelement (102) aus zumindest zwei Trägerlagen (202), wobei sich die Spulenelemente (104) durch die Trägerlagen (202) erstrecken, sowie eine Kunststofflage (112), die zumindest den Spulenstreifen (106) fluiddicht abdeckt.The invention relates to an electronic module (100) for a control device for controlling a motor vehicle. The electronic module (100) comprises an inductive sensor (108) with at least one coil strip (106) comprising at least two coil elements (104). Furthermore, the electronic module (100) comprises a carrier element (102) comprising at least two carrier layers (202), wherein the coil elements (104) extend through the carrier layers (202), and a plastic layer (112), which at least the coil strip (106) fluid-tight covers.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Elektronikmodul für ein Steuergerät zum Steuern eines Kraftfahrzeugs, auf ein Steuergerät und auf ein Verfahren zum Herstellen eines Elektronikmoduls.The present invention relates to an electronic module for a control device for controlling a motor vehicle, to a control device and to a method for producing an electronic module.
Es sind Getriebe- und Motorsteuergeräte mit integriertem Näherungssensor bekannt.There are known transmission and engine control units with integrated proximity sensor.
Die
Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung ein verbessertes Elektronikmodul für ein Steuergerät zum Steuern eines Kraftfahrzeugs, ein verbessertes Steuergerät und ein verbessertes Verfahren zum Herstellen eines Elektronikmoduls gemäß den Hauptansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.Against this background, the present invention provides an improved electronic module for a control unit for controlling a motor vehicle, an improved control unit, and an improved method for manufacturing an electronic module according to the main claims. Advantageous embodiments will become apparent from the dependent claims and the description below.
Der hier beschriebene Ansatz beruht auf der Erkenntnis, dass durch ein geeignetes Herstellungsverfahren Spulenelemente eines induktiven Sensors streifenförmig in eine Mehrlagenplatine eines Elektronikmoduls für ein Steuergerät integriert werden können. Hierbei kann die Mehrlagenplatine mit einer Kunststofflage zum Schutz der Spulenelemente vor Umwelteinflüssen überzogen sein. Ein solches Elektronikmodul bietet den Vorteil einer hohen Robustheit sowie die Möglichkeit, die Anzahl erforderlicher Steckerschnittstellen zum Kontaktieren des Steuergeräts zu reduzieren. Ferner kann dadurch eine kompakte Bauform des Elektronikmoduls erreicht werden.The approach described here is based on the finding that coil elements of an inductive sensor can be integrated in strip form into a multilayer printed circuit board of an electronic module for a control unit by a suitable manufacturing method. In this case, the multilayer board may be coated with a plastic layer to protect the coil elements from environmental influences. Such an electronic module offers the advantage of high robustness and the possibility of reducing the number of required connector interfaces for contacting the control unit. Furthermore, this allows a compact design of the electronic module can be achieved.
Es wird ein Elektronikmodul für ein Steuergerät zum Steuern eines Kraftfahrzeugs vorgestellt, wobei das Elektronikmodul einen induktiven Sensor mit zumindest einem Spulenstreifen aus zumindest zwei Spulenelementen umfasst. Das Elektronikmodul weist ein Trägerelement aus zumindest zwei Trägerlagen auf, wobei sich die Spulenelemente durch die Trägerlagen erstrecken, und weist ferner eine Kunststofflage auf, die zumindest den Spulenstreifen fluiddicht abdeckt.An electronic module for a control unit for controlling a motor vehicle is presented, wherein the electronic module comprises an inductive sensor with at least one coil strip of at least two coil elements. The electronic module has a carrier element of at least two carrier layers, wherein the coil elements extend through the carrier layers, and furthermore has a plastic layer which covers at least the coil strip in a fluid-tight manner.
Unter einem Elektronikmodul kann ein Modul verstanden werden, das verschiedene elektronische Bauelemente zum Betreiben des Steuergeräts umfassen kann. Bei dem induktiven Sensor kann es sich um einen Näherungssensor handeln. Unter einem Spulenelement kann ein elektronisches Bauelement zum Erzeugen eines Magnetfelds verstanden werden. Die Spulenelemente können beispielsweise mit mehreren Windungen realisiert sein. In jedes der Spulenelemente kann ein ferromagnetischer Kern integriert sein. Die Spulenelemente können entlang einer gemeinsamen Achse beabstandet zueinander angeordnet sein, um den Spulenstreifen zu bilden. Optional können die Spulenelemente je eine rechteckige oder quadratische Grundfläche aufweisen. Dadurch wird eine möglichst platzsparende Anordnung der Spulenelemente innerhalb des Spulenstreifens ermöglicht. Je nach Ausführungsform kann es sich bei dem Spulenstreifen um einen geraden oder einen gekrümmten Spulenstreifen handeln. Beispielsweise können die Spulenelemente durch Ätzen in das Trägerelement integriert sein. Bei dem Trägerelement kann es sich um eine Mehrlagenplatine, auch Multilayer-Leiterplatte genannt, handeln. Insbesondere kann das Trägerelement beispielsweise zumindest vier übereinander angeordnete Trägerlagen umfassen. Hierbei können sich die Spulenelemente durch zumindest eine der Trägerlagen, insbesondere beispielsweise durch zumindest vier Trägerlagen, erstrecken oder zumindest abschnittsweise entlang zumindest einer der Trägerlagen verlaufen. Die Kunststofflage kann beispielsweise durch Spritzgießen auf den Spulenstreifen aufgebracht worden sein. Je nach Ausführungsform kann die Kunststofflage zumindest einen Großteil einer Oberfläche des Trägerelements fluiddicht abdecken. So kann die Kunststofflage als Gehäuse zum Schutz des Elektronikmoduls vor Umwelteinflüssen fungieren.An electronics module can be understood as a module that can comprise various electronic components for operating the control unit. The inductive sensor may be a proximity sensor. A coil element can be understood as an electronic component for generating a magnetic field. The coil elements can be realized, for example, with several turns. In each of the coil elements, a ferromagnetic core may be integrated. The coil elements may be spaced apart along a common axis to form the coil strip. Optionally, the coil elements can each have a rectangular or square base surface. This allows the most space-saving possible arrangement of the coil elements within the coil strip. Depending on the embodiment, the coil strip may be a straight or a curved coil strip. For example, the coil elements may be integrated into the carrier element by etching. The carrier element may be a multi-layer circuit board, also called multilayer circuit board. In particular, the carrier element may for example comprise at least four carrier layers arranged one above the other. In this case, the coil elements can extend through at least one of the carrier layers, in particular for example by at least four carrier layers, or extend at least in sections along at least one of the carrier layers. The plastic layer may have been applied by injection molding on the coil strip, for example. Depending on the embodiment, the plastic layer can cover at least a large part of a surface of the carrier element in a fluid-tight manner. Thus, the plastic layer can act as a housing to protect the electronic module from environmental influences.
Gemäß einer Ausführungsform kann der Spulenstreifen unter Verwendung eines galvanotechnischen Verfahrens in das Trägerelement integriert worden sein. Bei dem galvanotechnischen Verfahren kann es sich insbesondere um einen galvanischen Ätzprozess handeln. Durch diese Ausführungsform kann eine einfache und kostengünstige Herstellung des Elektronikmoduls gewährleistet werden.According to one embodiment, the coil strip may have been integrated into the carrier element using a galvanotechnical method. The electroplating process may in particular be a galvanic etching process. By this embodiment, a simple and inexpensive production of the electronic module can be ensured.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform können die Spulenelemente je zumindest zwei Windungen aufweisen. Hierbei können sich die Windungen durch die Trägerlagen oder entlang der Trägerlagen erstrecken. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die Spulenelemente ein ausreichend starkes und stabiles Magnetfeld erzeugen.According to a further embodiment, the coil elements may each have at least two turns. In this case, the windings can extend through the carrier layers or along the carrier layers. This can ensure that the coil elements generate a sufficiently strong and stable magnetic field.
Es ist vorteilhaft, wenn die Kunststofflage eine Schichtdicke von maximal 2 mm aufweist. Dadurch kann ein Abstand zwischen den Spulenelementen und einem Bedämpfungselement zum Bedämpfen der Spulenelemente möglichst gering gehalten werden.It is advantageous if the plastic layer has a layer thickness of not more than 2 mm. As a result, a distance between the coil elements and a damping element for damping the coil elements can be kept as low as possible.
Des Weiteren kann die Kunststofflage unter Verwendung eines Spritzgießverfahrens hergestellt worden sein. Dadurch kann die Kunststofflage mit geringem Aufwand hergestellt werden. Ferner kann dadurch eine sichere Verbindung zwischen Trägerelement und Kunststofflage gewährleistet werden.Furthermore, the plastic layer may have been manufactured using an injection molding process. As a result, the plastic layer can be produced with little effort. Furthermore, this ensures a secure connection between the carrier element and the plastic layer.
Das Elektronikmodul kann zudem eine Auswerteeinheit zum Auswerten von Sensorsignalen des induktiven Sensors aufweisen. Die Auswerteeinheit kann an dem Trägerelement angeordnet sein. Die Kunststofflage kann die Auswerteeinheit fluiddicht abdecken. Die Auswerteeinheit kann beispielsweise ausgebildet sein, um eine Position des Bedämpfungselementes relativ zum Spulenstreifen zu ermitteln. Diese Ausführungsform ermöglicht eine einfache und platzsparende Integrierung der Auswerteeinheit in das Elektronikmodul.The electronic module can also have an evaluation unit for evaluating sensor signals of the having inductive sensor. The evaluation unit can be arranged on the carrier element. The plastic layer can cover the evaluation unit fluid-tight. The evaluation unit can be designed, for example, to determine a position of the damping element relative to the coil strip. This embodiment allows a simple and space-saving integration of the evaluation in the electronic module.
Von Vorteil ist ferner, wenn das Elektronikmodul zumindest einen Anschlusskontakt zum elektrisch leitfähigen Kontaktieren des Elektronikmoduls aufweist. Der Anschlusskontakt kann derart in das Trägerelement integriert sein, dass der Anschlusskontakt zumindest teilweise über das Trägerelement hinausragt. Hierbei kann die Kunststofflage zumindest einen dem Trägerelement zugewandten Endabschnitt des Anschlusskontakts fluiddicht abdecken. Der Anschlusskontakt kann beispielsweise als Steckerpin oder -buchse ausgestaltet sein. Durch diese Ausführungsform kann das Elektronikmodul elektrisch kontaktiert werden.It is furthermore advantageous if the electronic module has at least one connection contact for the electrically conductive contacting of the electronic module. The connection contact may be integrated into the carrier element such that the connection contact protrudes at least partially beyond the carrier element. In this case, the plastic layer can cover at least one end portion of the connection contact facing the carrier element in a fluid-tight manner. The connection contact can be configured, for example, as a plug pin or socket. By this embodiment, the electronic module can be contacted electrically.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der induktive Sensor zumindest einen weiteren Spulenstreifen aus zumindest zwei weiteren Spulenelementen aufweisen. Die weiteren Spulenelemente können sich durch die Trägerlagen erstrecken. Hierbei kann die Kunststofflage den weiteren Spulenstreifen fluiddicht abdecken. Durch diese Ausführungsform kann das Elektronikmodul mit mehreren Spulenstreifen realisiert werden. Dadurch kann die Messgenauigkeit des induktiven Sensors verbessert werden.According to a further embodiment, the inductive sensor may comprise at least one further coil strip of at least two further coil elements. The further coil elements may extend through the carrier layers. Here, the plastic layer can cover the other coil strip fluid-tight. By this embodiment, the electronic module can be realized with a plurality of coil strips. As a result, the measurement accuracy of the inductive sensor can be improved.
Hierbei können der Spulenstreifen und der weitere Spulenstreifen benachbart zueinander angeordnet sein. Je nach Ausführungsform können der Spulenstreifen und der weitere Spulenstreifen zusätzlich oder alternativ im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sein, im Wesentlichen gleich lang oder gleich breit sein oder eine identische Anzahl an Spulenelementen aufweisen. Zusätzlich oder alternativ können je ein Spulenelement und je ein weiteres Spulenelement einander gegenüberliegend angeordnet sein. Dadurch kann gewährleistet werden, dass der Spulenstreifen und der weitere Spulenstreifen im Wesentlichen identische Eigenschaften aufweisen. Ferner kann dadurch die Herstellung des Elektronikmoduls vereinfacht werden.In this case, the coil strip and the further coil strip can be arranged adjacent to one another. Depending on the embodiment, the coil strip and the further coil strip may additionally or alternatively be arranged substantially parallel to one another, be substantially the same length or the same width, or have an identical number of coil elements. Additionally or alternatively, one coil element and one further coil element may each be arranged opposite one another. This can ensure that the coil strip and the further coil strip have substantially identical properties. Furthermore, thereby the manufacture of the electronic module can be simplified.
Der hier beschriebene Ansatz schafft ferner ein Steuergerät mit einem Elektronikmodul gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen.The approach described here also provides a control unit with an electronic module according to one of the preceding embodiments.
Hierbei kann das Steuergerät zumindest ein Bedämpfungselement zum Bedämpfen der Spulenelemente des Elektronikmoduls aufweisen. Unter einem Bedämpfungselement kann ein elektrisch oder magnetisch leitfähiges Element verstanden werden. Das Bedämpfungselement kann in einem geringen Abstand zur Kunststofflage dem Spulenstreifen oder dem weiteren Spulenstreifen gegenüberliegend angeordnet sein und entlang des Spulenstreifens oder des weiteren Spulenstreifens verschiebbar angeordnet sein. Hierbei kann das Bedämpfungselement durch einen Luftspalt von der Kunststofflage getrennt sein. Beispielsweise kann das Bedämpfungselement als Teil eines durch das Steuergerät ansteuerbaren Aktors realisiert sein. Durch das Bedämpfungselement können die Spulenelemente gedämpft werden.In this case, the control unit may have at least one damping element for damping the coil elements of the electronic module. A damping element can be understood to be an electrically or magnetically conductive element. The damping element can be arranged opposite to the coil strip or the further coil strip at a small distance from the plastic layer and can be displaceably arranged along the coil strip or the further coil strip. Here, the damping element can be separated by an air gap of the plastic layer. For example, the damping element can be realized as part of an activatable by the controller actuator. By the damping element, the coil elements can be damped.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Steuergerät ein Gehäuse umfassen. Das Gehäuse kann zumindest größtenteils durch die Kunststofflage des Elektronikmoduls gebildet sein. Beispielsweise kann das Trägerelement mit der Kunststofflage umspritzt sein, um das Gehäuse zu bilden. Durch diese Ausführungsform kann ein zusätzliches Gehäuse entfallen. Dadurch können die Herstellungskosten des Steuergeräts gesenkt werden.According to a further embodiment, the control device may comprise a housing. The housing may be at least largely formed by the plastic layer of the electronic module. For example, the carrier element may be encapsulated with the plastic layer to form the housing. By this embodiment, an additional housing can be omitted. As a result, the manufacturing cost of the controller can be reduced.
Der hier beschriebene Ansatz schafft ferner ein Verfahren zum Herstellen eines Elektronikmoduls für ein Steuergerät zum Steuern eines Kraftfahrzeugs, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
Integrieren zumindest eines Spulenstreifens aus zumindest zwei Spulenelementen für einen induktiven Sensor in ein Trägerelement aus zumindest zwei Trägerlagen, wobei der Spulenstreifen derart integriert wird, dass sich die Spulenelemente durch die Trägerlagen erstrecken; und
Fluiddichtes Abdecken zumindest des Spulenstreifens mit einer Kunststofflage.The approach described here also provides a method for producing an electronic module for a control unit for controlling a motor vehicle, the method comprising the following steps:
Integrating at least one coil strip of at least two coil elements for an inductive sensor into a carrier element of at least two carrier layers, wherein the coil strip is integrated in such a way that the coil elements extend through the carrier layers; and
Fluid-tight covering at least of the coil strip with a plastic layer.
Gemäß einer Ausführungsform kann im Schritt des Integrierens der Spulenstreifen unter Verwendung eines galvanotechnischen Verfahrens in das Trägerelement integriert werden. Zusätzlich oder alternativ kann im Schritt des Abdeckens der Spulenstreifen in einem Spritzgießverfahren mit der Kunststofflage abgedeckt werden. Durch diese Ausführungsform kann eine kostengünstige und effiziente Herstellung des Elektronikmoduls gewährleistet werden.According to one embodiment, in the step of integrating the coil strip can be integrated into the carrier element using a galvanotechnischen method. Additionally or alternatively, in the step of covering the coil strip can be covered in an injection molding with the plastic layer. By this embodiment, a cost-effective and efficient production of the electronic module can be ensured.
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert.The invention will be described by way of example with reference to the accompanying drawings.
Es zeigen:Show it:
In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.In the following description of preferred embodiments of the present invention, the same or similar reference numerals are used for the elements shown in the various figures and similarly acting, wherein a repeated description of these elements is omitted.
Gemäß dem in
Der Spulenstreifen
Der Spulenstreifen
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wurden die Spulenelemente
Eine Schichtdicke der durch die Kunststofflage
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weisen die beiden Spulenstreifen
Analog zum Spulenstreifen
In das Trägerelement
Beispielhaft ist das Trägerelement
Hierbei kann das Trägerelement
Durch Umspritzen der beiden Spulenstreifen
Die Bedämpfungselemente
Dadurch, dass die Anschlusskontakte
Optional wird im Schritt
Gemäß einem Ausführungsbeispiel werden die Spulenelemente im Schritt
Da induktive Sensoren in der Regel nur innerhalb eines Abstands von 0 mm bis 4mm zuverlässig funktionieren, sollte auf der Seite des Bedämpfungselementes eine Schichtdicke des Kunststoffmaterials so dünn wie möglich gehalten werden, um von jedem Spulenelement ein maximales Ausgangssignal zu erhalten.Since inductive sensors usually work reliably only within a distance of 0 mm to 4 mm, a layer thickness of the plastic material should be on the side of the damping element be kept as thin as possible in order to obtain a maximum output signal from each coil element.
Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder” Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so kann dies so gelesen werden, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.If an exemplary embodiment comprises a "and / or" link between a first feature and a second feature, this can be read so that the embodiment according to one embodiment, both the first feature and the second feature and according to another embodiment, either only the first Feature or only the second feature.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 100100
- Elektronikmodulelectronic module
- 102102
- Trägerelementsupport element
- 106106
- Spulenstreifenreel strips
- 108108
- induktiver Sensorinductive sensor
- 110110
- Bedämpfungselementdamping element
- 112112
- KunststofflagePlastic sheet
- 200200
- Luftspaltair gap
- 202202
- Trägerlagesupport layer
- 300300
- Steuergerätcontrol unit
- 302302
- weiterer Spulenstreifenanother coil strip
- 304304
- weiteres Spulenelementanother coil element
- 306306
- weiteres Bedämpfungselementfurther damping element
- 308308
- Auswerteeinheitevaluation
- 310310
- Sensorsignalsensor signal
- 312312
- Anschlusskontaktconnection contact
- 314314
- Gehäusecasing
- 400400
- Herstellungsverfahrenproduction method
- 410410
- Schritt des IntegrierensStep of integrating
- 420420
- Schritt des fluiddichten AbdeckensStep of fluid-tight covering
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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