DE102016209611A1

DE102016209611A1 - Elektronik eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102016209611A1
Application number: DE102016209611.7A
Authority: DE
Inventors: Maik Rümmler; Eric Wurziger; Ann-Cathrin MACHT
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2016-06-01
Filing date: 2016-06-01
Publication date: 2017-12-07

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Elektronik (12) eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Verstellantriebs (2), mit einem Schaltungsträger (16), und mit einem daran angebunden elektrischen oder elektronischen Bauelement (20), das einen Körper (22) und zwei Anschlussterminals (24) zur Befestigung und elektrischen Kontaktierung aufweist. Der Körper (22) ist innerhalb einer Aussparung (18) des Schaltungsträgers (16) zumindest teilweise angeordnet. Die Erfindung betrifft ferner einen Verstellantrieb (2) eines Kraftfahrzeugs, mit einer Elektronik (12) und ein Verfahren (42) zur Herstellung einer Elektronik (12).

Description

Die Erfindung betrifft eine Elektronik eines Kraftfahrzeugs. Die Elektronik ist vorzugsweise ein Bestandteil eines Verstellantriebs des Kraftfahrzeugs, wie eines elektromotorischen Fensterhebers. Die Erfindung betrifft ferner einen Verstellantrieb eines Kraftfahrzeugs und ein Verfahren zur Herstellung einer Elektronik.
Kraftfahrzeuge umfassen üblicherweise Verstellteile, beispielsweise Seitenfenster und/oder ein Schiebedach, welche mittels eines Elektromotors geöffnet oder geschlossen werden können. Das jeweilige Verstellteil wird mittels eines von dem Elektromotor angetriebenen Getriebes in Form insbesondere einer Spindel betätigt. Die Steuerung des Elektromotors erfolgt mittels einer Elektronik, die eine Leiterplatte umfasst. Mittels der Leiterplatte und mittels elektrischer und/oder elektronischer Bauelemente ist hierbei eine Schaltung realisiert, die der Ansteuerung des Motors dient. Beispielsweise weist die Schaltung eine Anzahl an Drosseln zur Glättung eines Stromverlaufs auf. Sofern der Elektromotor als bürstenloser Gleichstrommotor (BLDC) ausgestaltet ist, weist die Elektronik eine sogenannte Brückenschaltung auf, die mittels mehrerer Leistungshalbleiterschalter gebildet ist.
Die elektrischen bzw. elektronischen Bauelemente sind meist in SMD-Bauform vorhanden und werden mittels einer sogenannten Surface Mounted Technology (SMT) an der Leiterplatte befestigt sowie mit den Leiterbahnen der Leiterplatte elektrisch kontaktiert. Sofern das elektrische bzw. elektronische Bauelement nicht in SMD-Form vorliegt, ist es erforderlich, dieses in einem zusätzlichen Arbeitsschritt an der Leiterplatte zu befestigen, beispielsweise indem Anschlussterminals („Pins“) durch entsprechende Kontaktlöcher der Leiterplatte geführt und mit dieser verlötet werden. Infolgedessen sind zwei Arbeitsschritte zur Erstellung der Elektronik erforderlich, was Herstellungskosten erhöht. In einer Alternative hierzu werden die Anschlussterminal der Bauelemente nachbearbeitet, beispielsweise in einer bestimmten Weise gebogen, um eine Montage in SMD-Technik zu ermöglichen. Auch hier ist ein weiterer Arbeitsschritt zur Ertüchtigung der Bauelemente erforderlich, was Herstellungskosten ebenfalls erhöht.
Zur Kühlung von bestimmten Bauelementen der Elektronik werden sogenannte Kühlkörper herangezogen, welche beispielsweise aktiv oder auch passiv ausgestaltet sein können. Hierbei weist der Kühlkörper eine Anzahl von Kühlrippen auf, die mit einem Fluid, beispielsweise Luft oder einer Flüssigkeit, beaufschlagt werden, wobei das Fluid die überschüssige Wärme von dem Kühlkörper abtransportiert. Der Kühlkörper, der üblicherweise auf das Bauelement aufgesetzt wird, erhöht die Bauhöhe der Elektronik. Sofern bereits das Bauelement eine vergleichsweise große Höhe aufweist, ist daher ein vergleichsweise großer Bauraum für die Elektronik bereitzustellen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine besonders geeignete Elektronik eines Kraftfahrzeugs und einen besonders geeigneten Verstellantrieb eines Kraftfahrzeugs sowie ein besonders geeignetes Verfahren zur Herstellung einer Elektronik anzugeben, wobei insbesondere Herstellungskosten und/oder ein Platzbedarf reduziert und vorzugsweise eine Kühlung verbessert ist.
Hinsichtlich der Elektronik wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 sowie hinsichtlich des Verstellantriebs durch die Merkmale des Anspruchs 9 und hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des Anspruchs 10 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
Die Elektronik ist Bestandteil eines Kraftfahrzeugs und weist vorzugsweise eine Schaltung auf, mittels derer zumindest eine Funktion des Kraftfahrzeugs beeinflusst werden kann. Vorzugsweise ist die Elektronik ein Bestandteil eines Verstellantriebs des Kraftfahrzeugs, wie einer elektromotorisch betätigten Heckklappe, eines elektromotorisch betätigten Schiebedachs oder einer elektromotorisch betätigten Tür. Bei Betrieb wird ein Verstellteil entlang eines Verstellwegs verbracht. Das Verstellteil ist in diesem Fall eine Heckklappe, ein Schiebedach bzw. eine Tür. Besonders bevorzugt ist der Verstellantrieb ein elektromotorisch betriebener Fensterheber, und das Verstellteil ist eine Fensterscheibe. Hierbei wird mittels der Elektronik vorzugsweise der jeweilige Elektromotor gesteuert/geregelt. Alternativ oder in Kombination hierzu wird mittels der Elektronik ein Einklemmschutz bereitgestellt, mittels dessen überwacht wird, ob ein Objekt von dem Verstellteil bei einer Bewegung entlang des Verstellweges eingeklemmt wird. In einer weiteren Alternative ist der Verstellantrieb eine elektromotorische Sitzverstellung, wobei als Verstellteil der Sitz und/oder Bestandteile des Sitzes, wie eine Lehne, verbracht wird. Mittels des Elektromotors wird vorzugsweise die Lehne um einen bestimmten Winkel verschwenkt. Der Verstellantrieb ist zum Beispiel eine mechatronische Baugruppe. Geeigneterweise ist der Verstellantrieb ein Getriebeaktuator, ein Lenkungsmotor oder ein Bestandteil eines ABS- oder ESP-Systems. Vorzugsweise ist der Verstellantrieb eine Pumpe oder umfasst eine Pumpe, wie eine Kühlmittel- oder Ölpumpe. In einer weiteren Alternative ist der Verstellantrieb eine elektrische Bremse, wie eine elektrische Parkbremse.
Die Elektronik weist einen Schaltungsträger auf, an dem ein elektrisches oder elektronisches Bauelement angebunden ist. Vorzugsweise ist das elektrische oder elektronische Bauelement an dem Schaltungsträger befestigt. Das elektrische oder elektronische Bauelement ist beispielsweise ein Halbleiterschalter, eine elektrische Spule, ein Widerstand, eine Drossel, ein Relais oder ein Chip, beispielsweise ein Mikrochip, ein Kondensator, wie ein Elektrolytkondensator (Elko) oder ein Keramikkondensator (Kerko), oder ein Prozessor. Das elektrische oder elektronische Bauelement ist beispielsweise ein Shunt, ein Leistungswiderstand oder ein Leistungshalbleiterschalter. Das elektrische oder elektronische Bauelement selbst weist einen Körper auf, mittels dessen die eigentliche Funktion des elektrischen oder elektronischen Bauelements bereitgestellt ist.
Das elektrische oder elektronische Bauelement umfasst ferner zwei Anschlussterminals („Pins“) zur Befestigung und elektrischen Kontaktierung. Die beiden Anschlussterminals sind vorzugsweise aus einem Metall gefertigt und an dem Körper befestigt sowie mit diesem elektrisch kontaktiert. Beispielsweise umfasst das elektronische Bauelement mehrerer dieser Anschlussterminals („Pins“). Mittels der Anschlussterminals wird das elektrische oder elektronische Bauelement an dem Schaltungsträger befestigt sowie mit dem Schaltungsträger elektrisch kontaktiert, insbesondere mit Leiterbahnen und/oder Anschlusspads des Schaltungsträgers. Die Befestigung erfolgt vorzugsweise im gleichen Zug mit der elektrischen Kontaktierung, beispielsweise mittels Löten. Mit anderen Worten sind die Anschlussterminals und der Anschlussträger, insbesondere Leiterbahnen bzw. Anschlusspads des Schaltungsträgers, miteinander verlötet. Geeigneterweise ist das elektrische oder elektronische Bauelement in SMD-Technik (Oberflächenmontage) mit dem Schaltungsträger elektrisch kontaktiert und an diesem befestigt. Auf diese Weise ist vergleichsweise kostengünstig eine Massenproduktion der Elektronik ermöglicht.
Der Schaltungsträger weist eine Aussparung auf. Diese ist beispielsweise nach Art eines Sacklochs gefertigt und umfasst folglich einen Boden. Besonders bevorzugt jedoch reicht die Aussparung durch den Schaltungsträger hindurch. Innerhalb der Aussparung des Schaltungsträgers ist zumindest teilweise der Körper des elektrischen oder elektronischen Bauelements angeordnet. Insbesondere ist der Körper vollständig innerhalb der Aussparung des Schaltungsträgers positioniert. Zumindest bei einer Draufsicht auf den Verbund aus Schaltungsträger und elektrischen oder elektronischen Bauelement ist der Körper zumindest teilweise innerhalb der Aussparung angeordnet und wird von dieser somit zumindest teilweise umgeben. Zusammenfassend ist der Körper im Bereich der Aussparung angeordnet, wobei der Körper insbesondere bei einer Seitenansicht ebenfalls innerhalb der Aussparung oberhalb der Aussparung positioniert ist. Beispielsweise ragt der Körper zumindest teilweise durch den Schaltungsträger hindurch, sodass sich der Körper beidseitig des Schaltungsträgers befindet. Mit anderen Worten ist der Körper zumindest teilweise auf beiden Seiten des Schaltungsträgers angeordnet. Beispielsweise ist der Körper des oder elektronischen Bauelements vollständig innerhalb der Aussparung angeordnet. Alternativ hierzu ist lediglich ein Teil des Körpers innerhalb der Aussparung positioniert. Der Körper selbst ist vorzugsweise einstückig ausgestaltet. Insbesondere ist der Schaltungsträger flächig ausgestaltet.
Aufgrund der Positionierung des Körpers innerhalb der Aussparung des Schaltungsträgers ist der Platzbedarf um zumindest die Dicke des Schaltungsträgers verringert. Auch ist es ermöglicht, Wärme von dem Körper beidseitig des Schaltungsträgers abzuführen, was zu einer erhöhten Lebensdauer des elektrischen oder elektronischen Bauelements führt. Infolgedessen kann ein kostengünstiges Bauelement mit einer verringerten maximalen Betriebstemperatur herangezogen werden, was Herstellungskosten reduziert. Vorzugsweise umfasst die Elektronik eine Anzahl derartiger elektrischer oder elektronischer Bauelemente, und der Schaltungsträger weist geeigneterweise eine hierzu korrespondierende Anzahl an Aussparungen auf, wobei jedem elektrischen oder elektronischen Bauelement eine der Aussparungen zugeordnet ist. Alternativ hierzu sind die Körper zumindest zweier elektrischer oder elektronischer Bauelemente innerhalb der gleichen Aussparung des Schaltungsträgers angeordnet.
Insbesondere weist die Elektronik weitere elektrische oder elektronische Bauelemente auf, die nicht innerhalb einer Aussparung des Schaltungsträgers angeordnet sind. Beispielsweise sind die weiteren elektrischen oder elektronischen Bauelemente kleiner als die elektrischen oder elektronischen Bauelemente, deren Körper innerhalb der Aussparung des Schaltungsträgers zumindest teilweise angeordnet ist. Alternativ oder in Kombination hierzu ist die Wärmeentwicklung geringer. Vorzugsweise umfasst die Elektronik ein Gehäuse, innerhalb dessen der Schaltungsträger sowie das elektrische oder elektronische Bauelement angeordnet sind. Auf diese Weise werden der Schaltungsträger sowie das elektrische oder elektronische Bauelement vor Witterungseinflüssen oder einer sonstigen mechanischen Beschädigung geschützt.
Vorzugsweise ist die Aussparung größer als der Körper. Insbesondere ist der Körper von der Begrenzung der Aussparung umgeben. Beispielsweise ist zwischen dem Körper und der Begrenzung der Aussparung ein Spalt vorhanden, der beispielsweise mit Luft oder einem sonstigen Material befüllt ist. Alternativ oder besonders bevorzugt in Kombination hierzu ist die Aussparung umfangsseitig geschlossen. Mit anderen Worten ist die Aussparung in Form eines Lochs vorhanden, und der Körper ist insbesondere vollständig mittels der Begrenzung der Aussparung umgeben. Auf diese Weise ist ein vergleichsweise stabiler Schaltungsträger bereitgestellt. Beispielsweise ist das elektrische oder elektronische Bauelement lediglich mittels der Anschlussterminals in direktem mechanischem Kontakt mit dem Schaltungsträger. Folglich ist der Körper von dem Schaltungsträger beabstandet. Infolgedessen ist eine Flexibilität bereitgestellt, weswegen bei einer Ausdehnung, beispielsweise aufgrund einer Erwärmung, lediglich vergleichsweise geringe mechanische Spannungen vorhanden sind. Insbesondere liegt das elektrische oder elektronische Bauelement mittels dessen Anschlussterminals auf dem Schaltungsträger auf. Zusammenfassend ist das elektrische oder elektronische Bauelement lediglich mittels der Anschlussterminals an dem Schaltungsträger befestigt, was eine Montage erleichtert.
Z.B. ist das elektrische oder elektronische Bauelement ein SMD-Bauteil, also ein Bauelement, welches mittels Oberflächenmontage an dem Schaltungsträger befestigt wird. Besonders bevorzugt jedoch ist das elektrische oder elektronische Bauelement ein bedrahtetes Bauelement. Insbesondere sind die Anschlussterminals mittels Draht oder dergleichen, beispielsweise einem Flachleiter, gebildet. Insbesondere sind die Anschlussterminals nicht gebogen und erstrecken sich lediglich in einer Ebene. Vorzugsweise liegen die beiden Anschlussterminals in einer Ebene und sind geeigneterweise parallel zueinander. Geeigneterweise sind die beiden Anschlussterminals parallel zu dem Schaltungsträger. Besonders bevorzugt liegen die beiden Anschlussterminals auf einer Geraden, wobei der Körper zwischen den beiden Anschlussterminals angeordnet ist. Folglich können standardisierte elektrische oder elektronische Bauelemente herangezogen werden, was Herstellungskosten reduziert. Ferner ist es nicht erforderlich, dass eine spezielle Verformung der Anschlussterminals erfolgt, was Herstellungskosten weiter reduziert.
Vorzugsweise wird hierbei das elektrische oder elektronische Bauelement mittels SMD-Technik an den Schaltungsträger angebunden, wobei geeigneterweise lediglich die Anschlussterminals in direktem mechanischem Kontakt mit dem Schaltungsträger sind und vorzugsweise auf diesem endseitig aufliegen. Auf diese Weise sind Herstellungskosten reduziert. Zudem können auch beide Seiten des Schaltungsträgers mittels derartiger elektrischer oder elektronischer Bauelemente oder weiterer elektrischer oder elektronischer Bauelemente bestückt werden, weswegen der Platzbedarf der Elektronik reduziert ist.
Beispielsweise ist der Schaltungsträger ein „Molded Interconnect Device“ („MID“) und ein spritzgegossenes Kunststoffbauteil mit einer Anzahl an darauf aufgebrachten metallischen Leiterbahnen. Besonders bevorzugt jedoch ist der Schaltungsträger eine Leiterplatte, welches ein Fasergewebe, beispielsweise Papier oder besonders bevorzugt Glasfaser, umfasst, welches mit einem Harz, beispielsweise Epoxidharz, stabilisiert ist. Infolgedessen ist es ermöglicht, standardisierte Bauteile zur Herstellung der Elektronik zu verwenden, was Herstellungskosten weiter reduziert.
Vorzugsweise umfasst die Elektronik einen Kühlkörper, der thermisch mit dem Körper des elektrischen oder elektronischen Bauelements kontaktiert ist. Beispielsweise ist der Kühlkörper an den Körper thermisch angebunden. Der Kühlkörper ist insbesondere auch mechanisch an dem Körper angebunden. Geeigneterweise ist zwischen dem Kühlkörper und dem Körper eine Wärmeleitpaste angeordnet, die zumindest teilweise den Körper umgibt. Insbesondere ist ein zwischen der Begrenzung der Aussparung und dem Körper gebildeter Zwischenraum mit der Wärmeleitpaste befüllt. Der Kühlkörper selbst ist vorzugsweise aus einem Metall gefertigt, beispielsweise Aluminium. Beispielsweise weist der Kühlkörper eine Anzahl von Kühlrippen auf, mittels derer die Oberfläche des Kühlkörpers vergrößert ist. Hierbei sind die Kühlrippen vorzugsweise auf der dem Körper gegenüberliegenden Seite angeordnet. Insbesondere weist der Kühlkörper eine sacklochartige Vertiefung oder eine Aussparung auf, innerhalb derer der Körper zumindest teilweise positioniert ist. Auf diese Weise ist der Kühlkörper und das elektrische oder elektronische Bauelement stabilisiert. Auch ist aufgrund der vergrößerten Oberfläche ein Wärmeabtransport von dem elektrischen oder elektronischen Bauelement zu dem Kühlkörper verbessert. Insbesondere ist der Kühlkörper von dem Schaltungsträger beabstandet, sodass dieser nicht von dem Kühlkörper beeinflusst wird. Zum Beispiel ist der Kühlkörper von etwaigen Leiterbahnen des Schaltungsträgers beabstandet, was einen Kurzschluss vermeidet. Zweckmäßigerweise ist der Schaltungsträger im Wesentlichen flächig ausgestaltet, und der Kühlkörper ist zweckmäßigerweise parallel zu dem Schaltungsträger angeordnet, was einerseits zu einer vergleichsweise kompakten und andererseits vergleichsweise stabilen Elektronik führt.
Zweckmäßigerweise ist der Kühlkörper auf der den Anschlussterminals gegenüberliegenden Seite des Schaltungsträgers angeordnet. Hierbei ragt der Körper vorzugsweise durch die Aussparung hindurch, und an dem durch den Schaltungsträger hindurch ragenden Abschnitt des Körpers der Kühlkörper thermisch angebunden ist. Somit behindert der Kühlkörper keine Montageplätze für weitere Bauelemente, sofern der Schaltungsträger insbesondere lediglich einseitig bestückt ist. Auch wird hierbei die Wärme auf der der Bestückungsseite gegenüberliegenden Seite des Schaltungsträgers abgeführt.
Zweckmäßigerweise umfasst die Elektronik einen zweiten Kühlkörper, der ebenfalls thermisch mit dem Körper kontaktiert und insbesondere thermisch an diesem angebunden ist. Beispielsweise ist der zweite Kühlkörper mechanisch an dem Körper des elektrischen oder elektronischen Bauelements befestigt. Insbesondere steht der zweite Kühlkörper über eine Wärmeleitpaste mit dem Körper des elektrischen oder elektronischen Bauelements thermisch in Verbindung. Der Schaltungsträger ist zweckmäßigerweise zwischen den beiden Kühlkörpern angeordnet. Insbesondere sind die beiden Kühlkörper zueinander parallel. Vorzugsweise sind die beiden Kühlkörper zu dem Schaltungsträger parallel. Auf diese Weise wird das elektrische oder elektronische Bauelement vergleichsweise effizient bei Betrieb abgekühlt. Infolgedessen tritt keine thermische Verspannung innerhalb des Körpers des elektrischen oder elektronischen Bauelements auf. Auch können entweder vergleichsweise kleine Kühlkörper gewählt werden, was den Bauraum verringert. Alternativ oder in Kombination hierzu kann ein elektrisches oder elektronisches Bauelement gewählt werden, was eine vergleichsweise geringe maximale Betriebstemperatur aufweist, was Herstellungskosten reduziert.
Der Verstellantrieb eines Kraftfahrzeugs weist eine Elektronik auf, die einen Schaltungsträger und ein daran angebundenes elektrisches oder elektronisches Bauelement umfasst. Das elektrische oder elektronische Bauelement weist einen Körper und zwei Anschlussterminals zur Befestigung und elektrischen Kontaktierung auf. Der Körper des elektrischen oder elektronischen Bauelements ist innerhalb einer Aussparung des Schaltungsträgers zumindest teilweise angeordnet. Der Verstellantrieb ist beispielsweise eine elektromotorisch betätigte Heckklappe, ein elektromotorisch betätigter Sitz oder eine elektromotorisch betätigte Tür. Besonders bevorzugt ist der Verstellantrieb ein elektromotorisch betätigter Fensterheber. Geeigneterweise ist das elektrische oder elektronische Bauelement ein bedrahtetes Bauelement, welches in SMD-Technik (Oberflächenmontage) an den Beschaltungsträger angebunden ist.
Das Verfahren zur Herstellung einer Elektronik eines Kraftfahrzeugs mit einem Schaltungsträger und mit einem daran angebundenen elektrischen oder elektronischen Bauelement, das einen Körper und zwei Anschlussterminals zur Befestigung und elektrischen Kontaktierung aufweist, wobei der Körper innerhalb einer Aussparung des Schaltungsträgers zumindest teilweise angeordnet ist, sieht vor, dass in einem ersten Arbeitsschritt ein Schaltungsträger bereitgestellt wird. Insbesondere wird in einem nachfolgenden Arbeitsschritt eine Aussparung in den Schaltungsträger eingebracht. Alternativ hierzu wird der Schaltungsträger bereits mit der Aussparung gefertigt.
In einem weiteren Arbeitsschritt, der zeitgleich, zeitlich vorher oder zeitlich nachfolgend erfolgen kann, wird ein elektrisches oder elektronisches Bauelement bereitgestellt, welches beispielsweise ein bedrahtetes Bauelement ist. Das elektrische oder elektronische Bauelement wird mittels SMD-Technik an dem Schaltungsträger befestigt. Hierbei wird beispielsweise zunächst Lötpaste oder ein Kleber auf dem Schaltungsträger aufgebracht, insbesondere punktuell. Das elektrische oder elektronische Bauelement wird zweckmäßigerweise mittels dessen Anschlussterminals und dem Kleber bzw. der Lötpaste an dem Schaltungsträger befestigt, wobei der Körper des elektrischen oder elektronischen Bauelements innerhalb der Aussparung des Schaltungsträgers positioniert wird. Insbesondere werden hierbei weitere elektrische oder elektronische Bauelemente an dem Schaltungsträger angebunden, wobei zweckmäßigerweise lediglich eine einzige Seite des Schaltungsträgers bestückt wird. Hierbei befinden sich die Anschlussterminals auch insbesondere der gleichen Seite wie die weiteren elektrischen oder elektronischen Bauelemente. Nachfolgend wird das elektrische oder elektronische Bauelement mit dem Schaltungsträger verlötet und/oder der Kleber ausgehärtet, insbesondere mittels Wärmezufuhr.
Die im Hinblick auf das Verfahren gemachten Ausgestaltungen und Vorteile sind sinngemäß auch auf die Elektronik und den Verstellantrieb zu übertragen und umgekehrt.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
1 schematisch vereinfacht einen eine Elektronik aufweisenden elektromotorischen Fensterheber,
2 schematisch vereinfacht die Elektronik in einer Seitenansicht,
3 die Elektronik in einer Draufsicht,
4 eine zweite Ausführungsform der Elektronik gemäß 2,
5 eine dritte Ausführungsform der Elektronik gemäß 2, und
6 ein Verfahren zur Herstellung der Elektronik.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In 1 ist schematisch ein Verstellantrieb eines Kraftfahrzeugs in Form eines elektrischen Fensterhebers 2 mit einer Fensterscheibe 4 dargestellt, der in einer Tür 6 des Kraftfahrzeugs integriert ist. Die Fensterscheibe 4 wird mittels eines Elektromotors 8 entlang eines Verstellweges 10 verbracht. Hierfür steht ein Schneckenrad eines nicht dargestellten Schneckengetriebes des elektrischen Fensterhebers 2 mit einer dem Elektromotor 8 wellenseitig zugeordneten Schnecke in Wirkverbindung, wobei mittels des Schneckenrads sowie mittels einer Seiltrommel oder einer Spindel die Rotationsbewegung des Elektromotors 8 in eine Translationsbewegung der Fensterscheibe 4 umwandelt wird. Der Elektromotor 8 wird mittels einer Elektronik 12 gesteuert, welche über einen Taster 14 von einem Benutzer des Kraftfahrzeugs aktiviert wird.
Mittels der Elektronik 12 ist eine Geschwindigkeits- und Kraftregelung bereitgestellt. Hierbei wird mittels Variation des Puls-/Pausenverhältnisses die dem Elektromotor 8 zugeführte elektrische Energie gesteuert. Die Elektronik 12 weist ferner einen Algorithmus zur Erkennung eines Einklemmfalls auf, wobei beispielsweise die von dem Elektromotor 8 aufgebrachte Kraft und/oder die Position der Fensterscheibe 4 entlang des Verstellwegs 10 als Eingangsgrößen herangezogen wird. Insbesondere wird bei Überschreiten eines bestimmten Schwellwerts durch die von dem Elektromotor 8 aufgebrachte Kraft ein Einklemmfall erkannt.
In 2 ist die Elektronik 12 in einer Seitendarstellung und in 3 in einer Draufsicht dargestellt. Die Elektronik 12 weist einen Schaltungsträger 16 in Form einer Leiterplatte auf, die ein Glasfasergewebe als Verstärkung und als Matrix Epoxy umfasst. Die Leiterplatte 16 ist im Wesentlichen flächig ausgestaltet und umfasst nicht näher dargestellte Leiterbahnen und Anschlusspads auf, die aus einem Kupfer gefertigt sind. Der Schaltungsträger 16 weist eine Aussparung 18 auf, die umfangsseitig geschlossen ist und durch den Schaltungsträger 16 hindurchragt. Die Aussparung 18 selbst ist im Wesentlichen rechteckförmig und reicht durch den Schaltungsträger 16 hindurch.
Die Elektronik 12 weist ferner ein elektrisches oder elektronisches Bauelement 20 auf. Das elektrische oder elektronische Bauelement 20 ist beispielsweise ein Shunt, ein Leistungshalbleiter, ein Leistungswiderstand, ein sonstiger Widerstand oder eine Drossel. Das elektrische oder elektronische Bauelement 20 weist einen Körper 22 auf, mittels dessen die elektrische oder elektronische Funktion bereitgestellt ist. Ferner umfasst das elektrische oder elektronische Bauelement 20 zwei Anschlussterminals 24, welche in dieser Ausführungsform mittels eines Drahtes bereitgestellt sind. Die beiden Anschlussterminals 24 liegen in einer Ebene und sind parallel zu dem Schaltungsträger 16. Mit anderen Worten handelt es sich bei dem elektrischen oder elektronischen Bauelement 20 um ein bedrahtetes Bauelement.
Der Körper 22 des elektrischen oder elektronischen Bauelements 20 ist teilweise innerhalb der Aussparung 18 angeordnet, wobei der Körper 22 des elektrischen oder elektronischen Bauelements 20 durch den Schaltungsträger 16 hindurch ragt. Die Aussparung 18 ist größer als die Abmessungen des Körpers 22 des elektrischen oder elektronischen Bauelements 20, welcher von dem Schaltungsträger 16 unter Ausbildung eines Zwischenraums 26 beabstandet ist. Das elektrische oder elektronische Bauelement 20 ist lediglich mittels der Anschlussterminals 24 in direktem mechanischem Kontakt mit dem Schaltungsträger 16, wobei die Anschlussterminals 24 freiendseitig auf dem Schaltungsträger 16 aufliegen. Hierbei sind die Freienden an nicht näher dargestellten Leiterbahnen oder Anschlusspads des Schaltungsträgers 16 mechanisch angebunden sowie elektrisch mit diesen kontaktiert. Folglich dienen die Anschlussterminals 24 der Befestigung und elektrischen Kontaktierung des elektrischen oder elektronischen Bauelements 20 mit dem Schaltungsträger 16.
Die Anschlussterminals 24 sowie ein Teil des Körpers 22 befinden sich folglich auf einer Seite des Schaltungsträgers 16, und zwar auf derjenigen Seite des Schaltungsträgers 16, von der das elektrische oder elektronische Bauelement 20 auf den Schaltungsträger 16 bei Montage aufgesetzt wird. Die Anschlussterminals 24 sind nicht gebogen und verlaufen im Wesentlichen geradlinig. Das elektrische oder elektronische Bauelement 20 ist mittels SMD-Technik an dem Schaltungsträger 16 befestigt, obwohl das elektrische oder elektronische Bauelement 20 kein oberflächenmontierbares Bauteil ist, sondern für eine Durchsteckmontage („Through Hole Technology“) vorgesehen ist.
Die Elektronik 12 weist ferner einen Kühlkörper 28 auf, der auf der den Anschlussterminals 24 gegenüberliegenden Seite des Schaltungsträgers 16 angeordnet ist. Mit anderen Worten ist der Schaltungsträger 16 zwischen den Anschlussterminals 24 und dem Kühlkörper 28 angeordnet. Der Kühlkörper 28 ist aus Aluminium gefertigt und im Wesentlichen parallel zu dem Schaltungsträger 16 angeordnet, zu dem der Kühlkörper 28 ferner beabstandet ist. Der Kühlkörper 28 weist eine Vertiefung 30 auf, deren Abmessungen im Wesentlichen der Abmessung der Aussparung 18 entspricht. Die Vertiefung 30 ist sacklochartig ausgestaltet und weist folglich einen Boden auf. Der Kühlkörper 28 ist thermisch über eine Wärmeleitpaste 32 mit dem Körper 22 des elektrischen oder elektronischen Bauelements 12 angebunden. Die Wärmeleitpaste 32 ist in dem Zwischenraum 26 sowie der Vertiefung 30 angeordnet und umgibt den Körper 22 teilweise. Infolgedessen ist ein vergleichsweise effizienter Wärmeabtransport von dem Körper 22 zu dem Kühlkörper 28 ermöglicht.
Die Elektronik 12 weist beispielsweise eine Brückenschaltung mit einer Anzahl an Leistungshalbleiterschaltern auf, wobei einer der Leistungshalbleiterschalter das elektrische oder elektronische Bauelement 20 ist. Alternativ hierzu ist das elektrische oder elektronische Bauelement 20 eine Drossel, sofern der Elektromotor 8 beispielsweise ein bürstenbehafteter Kommutatormotor ist. Alternativ ist das elektrische oder elektronische Bauelement 20 eine Drossel, ein Widerstand oder ein Mikroprozessor. Die Elektronik 12 weist beispielsweise ein nicht näher dargestelltes Gehäuse auf.
In 4 ist eine Weiterbildung der Elektronik 12 dargestellt, die im Wesentlichen der in 2 dargestellten Variante entspricht. Das Bauelement 20, der Schaltungsträger 16 sowie der Kühlkörper 28 und die Wärmeleitpaste 32 sind im Wesentlichen unverändert belassen, genauso wie deren jeweilige Anordnung zueinander. Die Elektronik 12 weist jedoch ferner einen zweiten Kühlkörper 34 auf, der ebenfalls eine Vertiefung 36 umfasst, die der Vertiefung 30 des Kühlkörpers 28 entspricht. Der zweite Kühlkörper 34 ist ebenfalls aus Aluminium gefertigt, jedoch kleiner als der Kühlkörper 28. Auch der zweite Kühlkörper 34 ist von dem Schaltungsträger 16 beabstandet. Die beiden Kühlkörper 28, 34 sind zueinander und zu dem Schaltungsträger 16 parallel, wobei der Schaltungsträger 16 zwischen den beiden Kühlkörpern 28, 34 angeordnet ist. Die Vertiefung 36 des zweiten Kühlkörpers 34 ist ebenfalls mit einer Wärmeleitpaste 38 befüllt, über die der zweite Kühlkörper 34 thermisch mit dem Körper 22 des elektrischen oder elektronischen Bauelements 20 thermisch kontaktiert ist. Aufgrund des zweiten Kühlkörpers 34 ist ein Wärmeabtransport von dem elektrischen oder elektronischen Bauelement 20 verbessert.
In 5 ist eine dritte Ausgestaltungsform der Elektronik 12 dargestellt. Der Schaltungsträger 16 ist unverändert belassen und weist die Aussparung 18 auf. Jedoch ist das elektrische oder elektronische Bauelement 20 ein SMD-Bauteil, und wie im hier dargestellten Beispiel insbesondere ein Shunt. Das elektrische oder elektronische Bauelement 20 weist wiederum die beiden Anschlussterminals 24 auf, die jedoch für eine SMD-Montage vorgesehen sind. Der Körper 22 des elektrischen oder elektronischen Bauelements 22 ist wiederum innerhalb der Aussparung 18 angeordnet und wird folglich von der Begrenzung der Aussparung 18 umgeben. Hierbei ist der Körper 22 in einer Seitenansicht oberhalb der Aussparung 18 positioniert. In der Aussparung 18 ist ein Vorsprung 40 des Kühlkörpers 28 angeordnet, der über die Wärmeleitpaste 32 thermisch mit dem Körper 22 kontaktiert ist. Infolgedessen ist eine vergleichsweise effiziente Abführung von Wärme von dem elektrischen oder elektronischen Bauelement 20 ermöglicht. Das elektrische oder elektronische Bauelement 20 ist in SMD-Technik an dem Schaltungsträger 16 befestigt.
In 6 ist ein Verfahren 42 zur Herstellung der Elektronik 12 dargestellt. In einem ersten Arbeitsschritt 44 wird der Schaltungsträger 16 bereitgestellt. Beispielsweise wird der Schaltungsträger 16 in einem vorhergehenden Schritt gefertigt. In einem sich hieran anschließenden zweiten Arbeitsschritt 46 wird die Aussparung 18 in den Schaltungsträger 16 eingebracht. In einer Alternative hierzu sind der erste und der zweite Arbeitsschritt 44, 46 zusammengefasst und der Schaltungsträger 16 wird bereits mit der Aussparung 18 bereitgestellt, wobei der Schaltungsträger 16 beispielsweise mit der Aussparung 18 gefertigt ist. In einem dritten Arbeitsschritt 48, der zeitgleich zu dem ersten und/oder zweiten Arbeitsschritt 44, 46 erfolgen kann, wird das elektrische oder elektronische Bauelement 20 bereitgestellt, und in einem sich hieran anschließenden vierten Arbeitsschritt 50 wird der Körper 22 des elektrischen oder elektronischen Bauelements 20 innerhalb der Aussparung 18 positioniert. Hierbei werden die Anschlussterminals 24 des elektrischen oder elektronischen Bauelements 20 auf dem Schaltungsträger 16 aufgelegt.
In einem sich hieran anschließenden fünften Arbeitsschritt 52, der beispielsweise zeitgleich zu dem vierten Arbeitsschritt 50 erfolgt, wird das elektrische oder elektronische Bauelement 20 mittels SMD-Technik an dem Schaltungsträger 16 befestigt, wobei insbesondere das elektrische oder elektronische Bauelement 20 sowohl mechanisch an dem Schaltungsträger 16 befestigt als auch elektrisch mit diesem kontaktiert wird. Insbesondere wird hierzu zunächst auf den Schaltungsträger 16 Lötpaste oder ein Kleber aufgetragen. In diese werden beim Einsetzen des elektrischen oder elektronischen Bauelements 20 in die Aussparung 18 die Anschlussterminals 24 eingelegt. Insbesondere wird im Anschluss hieran der Kleber ausgehärtet oder das Lot zunächst erhitzt und im Anschluss hieran abgekühlt, sodass das elektrische oder elektronische Bauelement 20 und der Schaltungsträger 16 miteinander verlötet sind.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den einzelnen Ausführungsbeispielen beschriebene Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

2: elektrischer Fensterheber
4: Fensterscheibe
6: Tür
8: Elektromotor
10: Verstellweg
12: Elektronik
14: Taster
16: Schaltungsträger
18: Aussparung
20: elektrisches oder elektronisches Bauelement
22: Körper
24: Anschlussterminal
26: Zwischenraum
28: Kühlkörper
30: Vertiefung
32: Wärmeleitpaste
34: zweiter Kühlkörper
36: Vertiefung
38: Wärmeleitpaste
40: Vorsprung
42: Verfahren
44: erster Arbeitsschritt
46: zweiter Arbeitsschritt
48: dritter Arbeitsschritt
50: vierter Arbeitsschritt
52: fünfter Arbeitsschritt

Claims

Elektronik (12) eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Verstellantriebs (2), mit einem Schaltungsträger (16), und mit einem daran angebunden elektrischen oder elektronischen Bauelement (20), das einen Körper (22) und zwei Anschlussterminals (24) zur Befestigung und elektrischen Kontaktierung aufweist, wobei der Körper (22) zumindest teilweise innerhalb einer Aussparung (18) des Schaltungsträgers (16) angeordnet ist.
Elektronik (12) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (18) größer als der Körper (22) ist, und/oder dass die Aussparung (18) umfangsseitig geschlossen ist.
Elektronik (12) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische oder elektronische Bauelement (20) lediglich mittels der Anschlussterminals (24) in direktem mechanischen Kontakt mit dem Schaltungsträger (16) ist.
Elektronik (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische oder elektronische Bauelement (20) ein bedrahtetes Bauelement ist.
Elektronik (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltungsträger (16) eine Leiterplatte ist.
Elektronik (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen Kühlkörper (28), der thermisch mit dem Körper (22) kontaktiert ist.
Elektronik (12) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (28) auf der den Anschlussterminals (24) gegenüberliegenden Seite des Schaltungsträgers (16) angeordnet ist.
Elektronik (12) nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch einen zweiten Kühlkörper (34), der thermisch mit dem Körper (22) kontaktiert ist, wobei der Schaltungsträger (16) zwischen den beiden Kühlkörpern (28, 34) angeordnet ist.
Verstellantrieb (2) eines Kraftfahrzeugs, mit einer Elektronik (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
Verfahren (42) zur Herstellung einer Elektronik (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem – ein Schaltungsträger (16) bereitgestellt wird, – ein elektrisches oder elektronisches Bauelement (20) bereitgestellt wird, – das elektrische oder elektronische Bauelement (20) mittels SMD-Technik an dem Schaltungsträger (16) befestigt wird.