DE102016213049A1

DE102016213049A1 - Anordnung und Verringerung des Schwingungsverhaltens von elektronischen Bauteilen

Info

Publication number: DE102016213049A1
Application number: DE102016213049.8A
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Müller
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2016-07-18
Filing date: 2016-07-18
Publication date: 2018-01-18

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung umfassend eine erste Leiterplatte (1a), eine zweite Leiterplatte (1b) und ein zwischen der ersten und der zweiten Leiterplatte (1a, 1b) angeordnetes Formteil (3), wobei auf einer ersten und/oder zweiten Oberfläche (1a_u, 1a_o) der ersten Leiterplatte (1a) ein oder mehrere elektrische Bauelemente (2a) angeordnet sind, wobei das Formteil (3) als Abschirmblech für die auf der ersten Leiterplatte (1a) angeordneten elektrischen Bauelemente (2a) ausgeformt ist und auf der ersten Leiterplatte (1a) befestigt ist, wobei auf einer dem Abschirmblech (3) zugewandten Oberfläche der zweiten Leiterplatte (1b) ein oder mehrere elektrische Bauelemente (2b) angeordnet sind, wobei zwischen den ein oder mehreren elektrischen Bauelementen (2b) der zweiten Leiterplatte (1b) und dem Abschirmblech (3) Mittel (4) zur Fixierung der elektrischen Bauelemente (2b) vorhanden sind und wobei die erste Leiterplatte (1a), die elektrischen Bauteile (2a) auf der ersten Leiterplatte (1a) und das Abschirmblech (3) ein erstes Modul (M1) bilden und die zweite Leiterplatte (1b) mit den auf der zweiten Leiterplatte (1b) angeordneten elektrischen Bauelementen (2b) ein zweites Modul (M2) bilden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Elektronische Baugruppen in technischen Geräten, insbesondere in Getriebesteuergeräten, sind starken Vibrationen ausgesetzt.
Aus CN 102 892 280 A1 ist eine Anordnung einer unteren und einer oberen Leiterplatten bekannt, zwischen welchen ein Abschirmblech eingebaut ist. Das Abschirmblech ist ausgebildet, die Bauelemente auf der unteren Leiterplatte einzuhausen, wobei die Form des Abschirmblechs an die Höhe der einzelnen Bauelemente angepasst ist, derart, dass zwischen Bauelement und Abschirmblech ein Spalt vorhanden ist. Die obere Leiterplatte ist auf das Abschirmblech aufgeklebt. Eine Vermeidung von Vibrationen der Bauelemente ist damit nicht gewährleistet.
Aus JP 2007/067279 A2 ist eine Anordnung aus einer erste oberen und einer zweiten unteren Leiterplatte bekannt, bei welcher ein Abschirmblech zwischen den beiden Leiterplatten angeordnet ist. Dieses Abschirmblech ist Teil der oberen Leiterplatte und schließt höhere Bauelemente auf der zweiten Leiterplatte anliegend ein. Eine Abschirmung von Bauelementen auf der oberen Leiterplatte ist nicht vorgesehen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung in Modulaufbau zu schaffen mit der es möglich ist, einerseits Bauelemente eines ersten Moduls elektromagnetisch schützen und andererseits Bauelemente eines zweiten Moduls vor Vibrationen zu schützen.
Diese Aufgabe wird mit der Anordnung gemäß den Merkmalen des geltenden Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Die erfindungsgemäße Anordnung umfasst eine erste Leiterplatte, eine zweite Leiterplatte und ein zwischen der ersten und der zweiten Leiterplatte angeordnetes Formteil. Auf einer ersten und/oder zweiten Oberfläche der ersten Leiterplatte sind ein oder mehrere elektrische Bauelemente angeordnet. Das Formteil ist als Abschirmblech für die auf der ersten Leiterplatte angeordneten elektrischen Bauelemente ausgeformt und ist auf der ersten Leiterplatte befestigt. Auf einer dem Formteil zugewandten Oberfläche der zweiten Leiterplatte sind ein oder mehrere elektrische Bauelemente angeordnet. Erfindungsgemäß sind zwischen den ein oder mehreren elektrischen Bauelementen der zweiten Leiterplatte und dem Abschirmblech Mittel zur Fixierung der elektrischen Bauelemente vorhanden sind. Ferner bilden erfindungsgemäß die erste Leiterplatte, die elektrischen Bauteile auf der ersten Leiterplatte und das Abschirmblech ein erstes Modul und die zweite Leiterplatte bilden mit den auf der zweiten Leiterplatte angeordneten elektrischen Bauelementen ein zweites Modul.
Das Abschirmblech dient im Wesentlichen dazu, die elektronischen Bauelemente auf der ersten Leiterplatte vor elektromagnetischen Störungen zu schützen und abzuschirmen. Die von der ersten Leiterplatte abgewandte Oberfläche des Abschirmblechs dient gemäß der Erfindung als Anlage- und Fixierungsfläche für die elektrischen Bauelemente auf der zweiten Leiterplatte. Diese Bauelemente sind in einigen Anwendungsfällen relativ hoch, d. h. mit einer großen Erstreckung senkrecht zur Leiterplattenoberfläche, ausgeführt und sind daher anfällig gegenüber Vibrationen. Um eine Beschädigung der Anschlusspunkte der elektrischen Bauelemente auf der Leiterplatte zu vermeiden, müssen diese Vibrationen vermieden werden. Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass zwischen dem Abschirmblech und den elektrischen Bauelementen auf der zweiten Leiterplatte Fixierungsmittel vorhanden sind. Diese Fixierungsmittel dienen dazu, dass das elektrische Bauelement auf der zweiten Leiterplatte gegen das Abschirmblech abgestützt ist. Somit hat dieses elektrische Bauelement einerseits eine Verbindung mit der zweiten Leiterplatte und andererseits eine Verbindung mit dem Abschirmblech.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist das Fixierungsmittel ein Kleber, welcher auf den elektrischen Bauelementen der zweiten Leiterplatte aufgebracht ist. Beim Zusammenfügen der beiden Modulteile werden somit die Bauelemente der zweiten Leiterplatte mit dem Abschirmblech des ersten Modulteils veklebt. Zweckmäßig kann der Kleber eine wärmeleitender Kleber sein, somit kann das Abschirmblech zusätzlich als Wärmeableiter für die Bauelemente dienen. Dadurch ist es möglich, zusätzliche Kühlelemente für die elektronischen Bauelemente auf der zweiten Leiterplatte zu vermeiden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Fixierungsmittel ein elastisches Formteil, welches zwischen den elektrischen Bauelementen der zweiten Leiterplatte und dem Abschirmblech geklemmt ist. Dieses elastische Formteil kann Vibrationen, welche z. B. auf das elektronische Bauteil der zweiten Leiterplatte einwirken aufnehmen und kompensieren. Dadurch ist es möglich, dass selbst bei keiner festen Verbindung der elektronischen Bauteile der zweiten Leiterplatte, sondern auch bei einer Klemmverbindung die Bauteile auf der zweiten Leiterplatte vor unerwünschten Vibrationen geschützt sind. Ferner ist es möglich, dass das elastische Formteil aus einem wärmeleitenden Material hergestellt ist, wodurch ein Wärmetransport von den Bauteilen zu dem Abschirmblech möglich ist. Dadurch können zusätzliche Kühlmittel für die Bauteile auf der zweiten Leiterplatte entfallen oder reduziert werden.
Zweckmäßig sind auf der der zweiten Leiterplatte zugewandten Oberfläche des Abschirmblechs Verrippungen ausgebildet. Mit diesen Verrippungen ist es möglich, die Bauteile auf der zweiten Leiterplatte besser am Abschirmblech in ihrer Position zu fixieren. Ferner wird durch die Verrippungen in dem Abschirmblech die Steifigkeit erhöht.
Die Erfindung wird im Weiteren anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 beispielhaft ein erstes Modul mit einer ersten Leiterplatte, darauf angeordneten elektronischen Bauelementen und einem Abschirmblech,
2 beispielhaft ein zweites Modul mit einer zweiten Leiterplatte und darauf angeordneten elektronischen Bauelementen,
3 beispielhaft eine Anordnung aus dem ersten und zweiten Modul mit einem Fixierungsmittel zwischen den Bauelementen und dem Abschirmblech.
1 zeigt beispielhaft ein erstes Modul M1 mit einer ersten Leiterplatte 1a. Die Leiterplatte 1a weist eine Oberseite 1a_o und eine Unterseite 1a_u auf. Elektronische Bauelemente 2 sind beispielhaft auf der Oberseite 1a_o und auf der Unterseite 1a_u der Leiterplatte 1a angeordnet. An der Unterseite 1a_u ist ein Abschirmblech 3 angeordnet. Dieses Abschirmblech 3 ist mit der Leiterplatte 1a verbunden, zweckmäßig auf der Unterseite 1a_u der Leiterplatte 1a befestigt, z. B. geschraubt oder verklebt. Durch das Abschirmblech 3 werden die elektronischen Bauelemente 2 auf der Unterseite 1a_u der Leiterplatte 1a vor elektromagnetischer Strahlung geschützt. Das Abschirmblech 3 ist zweckmäßig aus einem elektrisch nichtleitenden, wärmeleitenden Material gefertigt.
2 zeigt beispielhaft ein zweites Modul M2 mit einer zweiten Leiterplatte 1b. Auf der Oberseite 1b_o der zweiten Leiterplatte 1b sind mehrere Bauelemente 2 angeordnet, welche eine große Höhe aufweisen. Unter einer großen Höhe werden dabei Bauelemente verstanden, deren Erstreckung senkrecht zur Leiterplattenoberfläche größer ist als der mittlere Durchmesser der Bauelemente längs der Leiterplatte. Solche Bauelemente haben den Nachteil, dass sie stark auf Vibrationen reagieren und es dadurch zu Beschädigungen der Verbindungsstellen zu der Leiterplatte 1b kommen kann.
3 zeigt eine Anordnung, bei welcher das erste Modul M1 und das zweite Modul M2 zusammengefügt sind. Die Leiterplatte 1a des ersten Moduls M1 ist über eine Verbindung 5 mit der Leiterplatte 1b des zweiten Moduls M2 verbunden. Bei der Verbindung 5 kann es sich z. B. um eine Schraubverbindung oder eine Klemmverbindung handeln.
Zwischen den Bauelementen 2b auf der Leiterplatte 1b des zweiten Moduls M2 und dem Abschirmblech 3, welches an der Leiterplatte 1a des ersten Moduls M1 befestigt ist, ist ein Fixierungsmittel 4 angeordnet. Bei dem Fixierungsmittel 4 handelt es sich z. B. um einen Kleber. Dieser Kleber wird zweckmäßig vor dem Zusammensetzen des ersten Moduls M1 und des zweiten Moduls M2 auf die Oberseite 2b_o der Bauelemente 2b aufgebracht. Beim Zusammensetzen der beiden Module M1, M2 wird das Fixierungsmittel 4 gegen die dem zweiten Modul M2 zugewandte Oberfläche des Abschirmblechs 3 gedrückt. Dadurch werden die Bauelemente 2b auf der zweiten Leiterplatte 1b fixiert. Vibrationen innerhalb der Anordnung können somit nicht mehr durch die Bauelemente 2b auf die Verbindungspunkte (nicht dargestellt) mit der zweiten Leiterplatte 1b übertragen werden und dort vorhandene Verbindungsstellen, z. B. Lötstellen lösen. Die Bauelemente 2b auf der zweiten Leiterplatte 1b werden somit zwischen der Leiterplatte 1b und dem Abschirmblech 3 fixiert.
Das Fixierungsmittel 4 kann hierbei ein Kleber oder ein flexibles Formteil sein, welches zwischen Bauelement 2b und Formteil 3 positioniert ist. Zweckmäßig ist das Fixierungsmittel 4 aus wärmeleitendem Material. Damit ist es möglich, dass Wärme von den Bauelementen 2b über das Fixierungsmittel 3 an das Abschirmblech 3 übertragen wird, von wo aus es an eine Wärmesenke (nicht dargestellt) weitergeleitet wird. Somit können im Modul M2 auf zusätzliche Kühlanordnungen für die Bauelemente 2b verzichtet werden. Das Abschirmblech 3 kann somit als Wärmeleitplatte dienen und Wärme von den Bauelementen 2b abführen.
Bezugszeichenliste

M1: erstes Modul
M2: zweites Modul
1a: erste Leiterplatte
1b: zweite Leiterplatte
2a: elektronische Bauelemente
2b: elektronische Bauelemente
2b_o: Oberseite elektronische Bauelemente
3: Abschirmblech
4: Fixierungsmittel
5: Verbindungsmittel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

CN 102892280 A1 [0003]
JP 2007/067279 A2 [0004]

Claims

Anordnung umfassend eine erste Leiterplatte (1a), eine zweite Leiterplatte (1b) und ein zwischen der ersten und der zweiten Leiterplatte (1a, 1b) angeordnetes Formteil (3), wobei auf einer ersten und/oder zweiten Oberfläche (1a_u, 1a_o) der ersten Leiterplatte (1a) ein oder mehrere elektrische Bauelemente (2a) angeordnet sind, wobei das Formteil (3) als Abschirmblech für die auf der ersten Leiterplatte (1a) angeordneten elektrischen Bauelemente (2a) ausgeformt ist und auf der ersten Leiterplatte (1a) befestigt ist, wobei auf einer dem Abschirmblech (3) zugewandten Oberfläche der zweiten Leiterplatte (1b) ein oder mehrere elektrische Bauelemente (2b) angeordnet sind, wobei zwischen den ein oder mehreren elektrischen Bauelementen (2b) der zweiten Leiterplatte (1b) und dem Abschirmblech (3) Mittel (4) zur Fixierung der elektrischen Bauelemente (2b) vorhanden sind und wobei die erste Leiterplatte (1a), die elektrischen Bauteile (2a) auf der ersten Leiterplatte (1a) und das Abschirmblech (3) ein erstes Modul (M1) bilden und die zweite Leiterplatte (1b) mit den auf der zweiten Leiterplatte (1b) angeordneten elektrischen Bauelementen (2b) ein zweites Modul (M2) bilden.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (4) zur Fixierung ein Kleber ist, welcher auf den elektrischen Bauelementen (2b) der zweiten Leiterplatte (1b) aufgebracht ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (4) zur Fixierung ein elastisches Formteil ist, welches zwischen den elektrischen Bauelementen (2b) der zweiten Leiterplatte (1b) und dem Abschirmblech (3) geklemmt ist.
Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der der zweiten Leiterplatte (2b) zugewandten Oberfläche des Abschirmblechs (3) Verrippungen ausgebildet sind.