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Die Erfindung betrifft eine elektronische Schaltungsbaugruppe.
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Unter dem Begriff „elektronische Schaltungsbaugruppe“ wird hier und im Folgenden eine Baugruppe verstanden, die eine Anzahl von elektrischen, insbesondere elektronischen Komponenten, beispielsweise Widerständen, Transistoren, integrierte Schaltungen, Prozessoren und dergleichen umfasst. Diese elektrischen Komponenten sind üblicherweise auf einem oder mehreren Schaltungsträgern, beispielsweise einer (ggf. flexiblen und/oder dreidimensional geformten) Leiterplatte angeordnet, untereinander funktionstechnisch verschaltet und zum Schutz vor Umwelteinflüssen von einem Gehäuse umgeben. Beim Einsatz einer solchen Schaltungsbaugruppe in einem Kraftfahrzeug dient diese insbesondere als Steuergerät für beispielsweise einen Motor, bspw. den Antriebsmotor (ggf. ein Verbrennungsmotor) oder einen Elektromotor zur Ansteuerung eines beweglichen Fahrzeugteils, oder für das dem Motor nachgeordnete Getriebe.
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Insbesondere bei dem vorstehend beschriebenen Einsatz als Steuergerät für den Motor und/oder das Getriebe eines Kraftfahrzeugs ist eine solche Schaltungsbaugruppe häufig im Motorraum bzw. im oder am Getriebe angeordnet. Deshalb kommt der Mediendichtheit des Gehäuses (d. h. einer Umhausung der Kontaktstellen der elektrischen Komponenten und/oder der elektrischen Komponenten selbst) dieser Schaltungsbaugruppe eine besondere Bedeutung zu, insbesondere da in solchen Einsatzbereichen vergleichsweise aggressive Medien, wie beispielsweise Öldämpfe, Gase und/oder Flüssigkeiten, auftreten können. Diese Medien können die elektrischen Komponenten und/oder deren Kontaktstellen zum Schaltungsträger schädigen. Häufig ist es bei derartigen Steuergeräten außerdem erforderlich, dass das Gehäuse Unterbrechungen, bspw. Bohrungen oder Durchbrüche aufweist, durch die hindurch manche elektrische Komponenten, bspw. Sensoren aus dem Gehäuse herausgeführt werden können, oder in die Elemente zur Wärmeabfuhr eingesetzt sind.
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Insbesondere in letzterem Fall treffen an den abzudichtenden Kontaktflächen häufig unterschiedliche Materialien aufeinander. Aufgrund unterschiedlicher Wärmeausdehnungen dieser Materialien ist deshalb – bei den in den vorstehend beschriebenen Einsatzbereichen oftmals vergleichsweise hohen oder wechselnden Temperaturen – durch klassisch (z. B. mittels Dichtungsringen) abgedichtete Gehäuse häufig nur unter erhöhtem Montageaufwand ein ausreichender Schutz gegen die beschriebenen aggressiven Medien möglich.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektronische Schaltungsbaugruppe mit verbesserter Mediendichtheit anzugeben.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine elektronische Schaltungsbaugruppe mit den Merkmalen des Anspruches 1. Vorteilhafte und teils für sich erfinderische Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüche sowie in der nachfolgenden Beschreibung dargelegt.
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Die erfindungsgemäße elektronische Schaltungsbaugruppe bildet vorzugsweise ein Motor- oder Getriebesteuergerät eines Kraftfahrzeugs. Die elektronische Schaltungsbaugruppe umfasst dazu ein Leitungsträgerelement – d.h. ein Leiterbahnen tragendes Bauteil –, an dem wenigstens eine Kontaktstelle zur elektrischen Verbindung mit einer elektrischen Komponente angeordnet ist. Vorzugsweise ist im bestimmungsgemäßen Montagezustand der elektronischen Schaltungsbaugruppe auch wenigstens eine solche elektrische Komponente mit dem Leitungsträgerelement kontaktiert (d.h. elektrisch verbunden). Die elektronische Schaltungsbaugruppe umfasst des Weiteren einen Grundträger, der das das Leitungsträgerelement trägt, insbesondere an dem das Leitungsträgerelement angeordnet und vorzugsweise gehaltert ist. Außerdem umfasst die elektronische Schaltungsbaugruppe ein (insbesondere separat von dem Grundträger ausgebildetes) Gehäuseelement zur Ausbildung einer Umhausung für die vorstehend beschriebene Kontaktstelle und/oder für die elektrische Komponente. Das Gehäuseelement ist dabei an dem Leitungsträgerelement und/oder an dem Grundträger mittels einer Duroplastumspritzung – d.h. mittels einer an das Gehäuseelement und das Leitungsträgerelement bzw. den Grundträger angespritzten duroplastischen Kunststoffschicht – mediendicht abgedichtet angeordnet. Das heißt, dass ein Durchtritt von Medien durch die Verbindungsstelle (oder auch: Fügestelle) zwischen dem Gehäuseelement und dem Leitungsträgerelement bzw. dem Grundträger verhindert ist.
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Unter „Umhausung“ wird hier und im Folgenden insbesondere eine abgeschlossene, räumliche Abgrenzung eines Volumens gegenüber der Umgebung verstanden. Beispielsweise bildet ein geschlossenes Gehäuse eine solche Umhausung. Insbesondere fallen im vorliegenden Zusammenhang aber auch bspw. innerhalb oder an einem derartigen Gehäuse angeordnete, vorzugsweise mediendichte Abgrenzungen von Teilvolumina unter den Begriff „Umhausung“.
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Bei dem Leitungsträgerelement handelt es sich vorzugsweise um eine (gegebenenfalls flexible) Leiterplatte, um eine (auch als „Folienleiter“ bezeichnete) flexible Folie mit darauf aufstrukturierten Leiterbahnen, ein umspritztes Stanzgitter oder dergleichen. Unter „Aufstrukturieren“ wird hier und im Folgenden die Aufbringung der Leiterbahnen insbesondere mittels MID-Technologien, wie beispielsweise Heißprägen, Aufdrucken, Laser-Direkt-Strukturieren (LDS) und dergleichen verstanden. Im Rahmen der Erfindung ist es dabei auch denkbar, dass das Leitungsträgerelement integral mit dem Grundträger ausgebildet ist, indem auf letzterem die Leiterbahnen unmittelbar aufstrukturiert sind.
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Bei dem Grundträger handelt es sich vorzugsweise um einen Teil eines Gehäuses der elektronischen Schaltungsbaugruppe oder zumindest um ein Element zur Halterung des Leitungsträgerelements sowie der (insbesondere mehreren) elektrischen Komponente(n) in oder an dem Gehäuse des Motors oder des Getriebes, für den bzw. für das die elektronische Schaltungsbaugruppe als Steuergerät dient.
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Die Abdichtung des Gehäuseelements mittels der Duroplastumspritzung ermöglicht auf einfache Weise eine besonders hohe Mediendichtheit (insbesondere Gasdichtheit), denn duroplastische Kunststoffe weisen vorteilhafterweise eine gute Haftung zu vielen unterschiedlichen Werkstoffen auf. Somit können für das Gehäuseelement und den Grundträger bzw. das Leitungsträgerelement verschiedene Materialien herangezogen werden, ohne dass Einbußen bei der Mediendichtheit hingenommen werden müssen. Des Weiteren kann beispielsweise der Grundträger als standardisiertes Bauteil für eine Vielzahl von unterschiedlichen Schaltungsbaugruppen gestaltet werden, während das jeweilige Gehäuseelement zur Ausbildung der Umhausung der jeweiligen Kontaktstellen bzw. elektrischen Komponenten flexibel (und insbesondere je nach Ausführung des Steuergeräts bedarfsgerecht) an dem Grundträger positioniert werden kann.
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In einer besonders zweckmäßigen Ausführung umrandet das Gehäuseelement einen auch als „Elektronikraum“ bezeichneten Dichtraum (d. h. ein im bestimmungsgemäßen Endmontagezustand zur Umgebung hin mediendicht abgeschlossenes Volumen) ringförmig geschlossen. In diesem Elektronikraum ist die vorstehend beschriebene Kontaktstelle und/oder (zumindest im bestimmungsgemäßen Endmontagezustand der Schaltungsbaugruppe) die elektronische Komponente selbst angeordnet. Das heißt, dass das Gehäuseelement für die zu umhausende Kontaktstelle bzw. elektrische Komponente (oder eine Anzahl von Kontaktstellen bzw. Komponenten) eine geschlossen umlaufende Gehäusewand (oder auch: „Gehäuserahmen“) bildet. Somit werden abzudichtende Kontaktbereiche auf die Fügestellen zwischen dem Gehäuseelement und dem Leitungsträgerelement bzw. dem Grundträger sowie gegebenenfalls zwischen einem von dem Grundträger wegweisenden Rand des Gehäuseelements und einem daran anzuordnenden Abdeckelement reduziert.
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In einer grundsätzlich im Rahmen der Erfindung denkbaren Weiterbildung ist das Gehäuseelement topfartig ausgebildet. In diesem Fall ist das Gehäuseelement insbesondere mit dem „Topfrand“ auf das Leitungsträgerelement bzw. den Grundträger aufgesetzt. Vorteilhafterweise ist das Gehäuseelement dabei integral mit einem (durch den „Topfboden“ gebildeten) Deckel ausgebildet. Diese Weiterbildung ist insbesondere für den Fall von Vorteil, dass das Leitungsträgerelement und/oder der Grundträger mit der jeweils zugordneten elektrischen Komponente, vorzugsweise mit mehreren elektrischen Komponenten, bestückt und/oder kontaktiert werden, bevor das Gehäuseelement umspritzt wird. Denn in diesem Fall wird durch die Duroplastumspritzung der Elektronikraum in einem Schritt vollständig mediendicht abgedichtet und verschlossen.
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In einer bevorzugten Ausführung ist das Gehäuseelement an dem Leitungsträgerelement bzw. dem Grundträger mittels der Duroplastumspritzung nicht nur abgedichtet sondern insbesondere auch befestigt. Dadurch können vorteilhafterweise zusätzliche Befestigungselemente oder Befestigungsmaßnahmen (wie z.B. Kleben, Schrauben, Schweißen und dergleichen) zur Fixierung des Gehäuseelements (bspw. im Rahmen einer Vormontage) entfallen. Somit kann Montageaufwand eingespart werden.
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In einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist das Gehäuseelement aus einem thermoplastischen Kunststoff gebildet, insbesondere spritzgegossen. Durch die Verwendung von thermoplastischem Kunststoff wird vorteilhafterweise eine einfache, kostengünstige Fertigung mit hoher geometrischer Freiheit ermöglicht. Des Weiteren eignet sich ein thermoplastischer Kunststoff insbesondere auch zur Ausbildung von stoffschlüssigen, mediendichten Verbindungen mit anderen thermoplastischen Kunststoffbauteilen bspw. durch verschiedene Schweißverfahren.
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In einer zweckmäßigen Ausführung weist das Gehäuseelement an einem von dem Leitungsträgerelement oder dem Grundträger weg gerichteten Ende – im Fall der ringförmig geschlossenen Struktur des Gehäuseelements auch als Rand bezeichnet – eine Kontaktfläche auf, an der (insbesondere im bestimmungsgemäßen Endmontagezustand) ein Abdeckelement mediendicht befestigt ist. Das heißt, dass insbesondere der von dem Gehäuseelement umrandete Elektronikraum in einem Vor- oder Zwischenmontagezustand der elektronischen Schaltungsbaugruppe offen steht, sodass eine Kontaktierung und/oder Bestückung des Leitungsträgerelements mit der oder der jeweiligen elektrischen Komponente auch nachträglich – d.h. nach der Positionierung des Gehäuseelements und nach Ausbildung der Duroplastumspritzung – möglich ist.
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In einer bevorzugten Weiterbildung handelt es sich bei dem thermoplastischen Kunststoff des Gehäuseelements um einen insbesondere laserstrahlschweißbaren und vorzugsweise laserstrahlabsorbierenden Kunststoff. Das vorstehend beschriebene Abdeckelement ist dabei zweckmäßigerweise aus einem (ebenfalls laserstrahlschweißbaren) laserstrahltransparenten, thermoplastischen Kunststoff gebildet. Das Abdeckelement ist in diesem Fall vorzugsweise mittels Kunststoff-Laserstrahlschweißen stoffschlüssig und insbesondere mediendicht (vorzugsweise gasdicht) mit dem Gehäuseelement verbunden. Durch Kunststoff-Laserstrahlschweißen sind insbesondere keine zusätzlichen Materialien, wie beispielsweise Klebstoffe und/oder andere Befestigungselemente erforderlich. Des Weiteren ermöglicht die Nutzung von Kunststoff-Laserstrahlschweißen vergleichsweise kurze Prozesszeiten, sodass vorteilhafterweise die gesamte Prozessdauer zur Herstellung der elektronischen Schaltungsbaugruppe verkürzt werden kann. Außerdem ist der Wärmeeintrag während des Kunststoff-Laserstrahlschweißens vorteilhafterweise räumlich nahezu ausschließlich auf die Fügestelle begrenzt, so dass die Kontaktstelle bzw. die bereits insbesondere auf dem Leitungsträgerelement angeordnete („bestückte“) elektrische Komponente bei der Ausbildung der Fügeverbindung zwischen dem Gehäuseelement und dem Abdeckelement keiner oder einer lediglich vernachlässigbaren Temperaturbelastung ausgesetzt ist.
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In einer weiteren zweckmäßigen Ausführung handelt es sich bei dem vorstehend beschriebenen Abdeckelement insbesondere um ein Gehäuse oder zumindest ein Gehäuseteil der elektrischen Komponente oder gegebenenfalls einer der mehreren elektrischen Komponenten. Beispielsweise handelt es sich in diesem Fall bei der elektrischen Komponente um eine Sensoreinheit, die ein eigenes, zugeordnetes Gehäuse aufweist. In diesem Fall wird die elektrische Komponente (bzw. deren Gehäuse) also selbst zur Abdichtung der ihr zugeordneten Kontaktstelle (insbesondere ihrer wenigstens zwei Kontaktstellen) an dem Leitungsträgerelement genutzt.
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In einer zweckmäßigen Ausführung ist der Grundträger insbesondere aus einem Metall, beispielsweise aus Stahl oder Aluminium gebildet. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Grundträger um eine (gegebenenfalls tiefgezogene) Blechplatine. Der Grundträger weist somit vorteilhafterweise eine vergleichsweise hohe Wärmeleitfähigkeit auf, sodass über den Grundträger im Betrieb der elektronischen Schaltungsbaugruppe die an den elektrischen Komponenten abfallende Wärme zur Umgebung hin abgeleitet werden kann.
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Insbesondere für den Fall, dass das Gehäuseelement an dem Grundträger angeordnet ist, ist in einer weiteren zweckmäßigen Ausführung auch das Leitungsträgerelement mittels einer angespritzten duroplastischen Kunststoffschicht an dem Grundträger gehaltert und an diesem gegenüber der Umgebung abgedichtet. In einer zweckmäßigen Weiterbildung handelt es sich bei dieser angespritzten duroplastischen Kunststoffschicht um einen Teil der das Gehäuseelement an dem Grundträger abdichtenden Duroplastumspritzung. Das heißt, dass die Duroplastumspritzung in diesem Fall vorzugsweise sowohl das Gehäuseelement als auch das Leitungsträgerelement an dem Grundträger abdichtet.
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In einer weiteren – auch als eigenständige Erfindung betrachteten – vorteilhaften Ausführung weist das Gehäuseelement selbst (insbesondere ebenfalls, d. h. zusätzlich zu dem Leitungsträgerelement) Leiterbahnen auf, die vorzugsweise aufstrukturiert sind. Insbesondere ist das Gehäuseelement in diesem Fall als (aus insbesondere thermoplastischem Kunststoff) spritzgegossenes und zweckmäßigerweise dreidimensional gestaltetes Kunststoffbauteil mit derart aufstrukturierten Leiterbahnen ausgebildet (d. h. insbesondere als sogenanntes „3D-MID-Bauteil“). Vorzugsweise bildet das Gehäuseelement in diesem Fall einen Teil einer elektronischen Einheit, bspw. einer Sensoreinrichtung, bei der das Gehäuseelement sowohl als Sensorträger als auch als Leiterbahnträger dient. Das Gehäuseelement erfüllt in diesem Fall somit mehrere Funktionen, nämlich die bereits beschriebene Abdichtungsfunktion sowie die Trag- und Leitungsfunktion, so dass Bauteile eingespart werden können.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
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1 in einem schematischen Querschnitt einen Ausschnitt einer elektronischen Schaltungsbaugruppe in einem Vormontagezustand,
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2 in Ansicht gemäß 1 die elektronische Schaltungsbaugruppe in einem bestimmungsgemäßen Endmontagezustand,
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3 und 4 in Ansicht gemäß 1 ein weiteres Ausführungsbeispiel der elektronischen Schaltungsbaugruppe im Vormontagezustand bzw. im Endmontagezustand,
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5 und 6 in Ansicht gemäß 1 wiederum ein weiteres Ausführungsbeispiel der elektronischen Schaltungsbaugruppe im Vormontagezustand bzw. im Endmontagezustand,
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7 in Ansicht gemäß 1 ein weiteres Ausführungsbeispiel der elektronischen Schaltungsbaugruppe im Vormontagezustand, und
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8 und 9 in Ansicht gemäß 1 ein weiteres Ausführungsbeispiel der elektronischen Schaltungsbaugruppe im Endmontagezustand.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren stets mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist in einem Querschnitt ausschnitthaft eine elektronische Schaltungsbaugruppe 1 in einem Vormontagezustand dargestellt. Die Schaltungsbaugruppe 1 umfasst einen Grundträger 2 sowie (im dargestellten Ausführungsbeispiel) zwei an dem Grundträger 2 gehalterte Leitungsträgerelemente 4. Diese Leitungsträgerelemente 4 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel jeweils durch eine separate Leiterplatte gebildet. Die elektronische Schaltungsbaugruppe 1 umfasst des Weiteren ein Gehäuseelement 6, das zur Umhausung von auf den Leitungsträgerelementen 4 angeordneten Kontaktstellen 8 dient. Das Gehäuseelement 6 bildet dabei eine ringförmig geschlossene Gehäusewand (alternativ auch als Gehäuserahmen bezeichnet), die ein als Dichtraum oder Elektronikraum 10 bezeichnetes Volumen oberhalb des jeweiligen Leitungsträgerelements 4 und des Grundträgers 2 umrandet. Der Elektronikraum 10 dient im bestimmungsgemäßen Endmontagezustand (vgl. 2) der Schaltungsbaugruppe 1 zur Aufnahme einer elektrischen Komponente sowie zu deren elektrischen Kontaktierung mit den jeweiligen Kontaktstellen 8 der beiden Leitungsträgerelemente 4. An einem von dem Grundträger 2 bzw. den Leitungsträgerelementen 4 abgewandten Ende (als Rand 12 bezeichnet) weist das Gehäuseelement 6 eine Kontaktfläche 14 auf, an der im bestimmungsgemäßen Endmontagezustand (vgl. 2) ein Abdeckelement in Form eines Deckels 16 mediendicht angebunden ist.
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Zur Halterung des Gehäuseelements 6 ist dieses im vorliegenden Ausführungsbeispiel mittels einer Duroplastumspritzung 18, die einen Flansch 19 des Gehäuseelements 6 umgreift, an den beiden Leitungsträgerelementen 4 befestigt. Die Duroplastumspritzung 18 dichtet dabei eine zwischen den beiden Leitungsträgerelementen 4 und dem Gehäuseelement 6 gebildete ringförmig umlaufende Fügestelle 20 mediendicht zur Umgebung der Schaltungsbaugruppe 1 hin ab.
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Das Gehäuseelement 6 ist aus einem thermoplastischen, laserstrahlschweißbaren und laserstrahlabsorbierenden Kunststoff spritzgegossen.
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Die beiden Leitungsträgerelemente 4 sind auf den Grundträger 2 auflaminiert, d.h. mittels eines duroplastischen Harzes an dem Grundträger 2 befestigt.
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In 2 ist die elektronische Schaltungsbaugruppe 1 gemäß 1 im bestimmungsgemäßen Endmontagezustand dargestellt. In dem mittels des Deckels 16 verschlossenen Elektronikraum 10 ist dabei als elektrische Komponente ein Chip 22 (beispielsweise ein ASIC oder ein Mikroprozessor) angeordnet und an dem Grundträger 2 befestigt. Der Chip 22 ist dabei außerdem mittels jeweils eines Bonddrahts 24 elektrisch leitfähig mit den korrespondierenden Kontaktstellen 8 des jeweiligen Leitungsträgerelements 4 verbunden.
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Der Deckel 16 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus einem laserstrahlschweißbaren, laserstrahltransparenten thermoplastischen Kunststoff gebildet und mittels Kunststoff-Laserstrahlschweißen an dem Grundträger 6 befestigt. Dabei ist zwischen dem Deckel 16 und dem Rand 12 bzw. der Kontaktfläche 14 des Gehäuseelements 6 eine umlaufende Fügenaht (im Folgenden als Schweißnaht 26 bezeichnet) ausgebildet, die den Deckel 16 stoffschlüssig an dem Gehäuseelement 6 hält und zudem den Elektronikraum 10 mediendicht abschließt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel bilden somit der Grundträger 2, das Gehäuseelement 6 und der Deckel 16 eine Umhausung für den Elektronikraum 10.
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Die elektronische Schaltungsbaugruppe 1 kommt als Steuergerät für ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs zum Einsatz.
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In 3 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel der elektronischen Schaltungsbaugruppe 1 im Vormontagezustand dargestellt. Im Gegensatz zum vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel gemäß 1 und 2 sind die beiden Leitungsträgerelemente 4 hierbei auf einer von dem Gehäuseelement 6 abgewandten Seite des Grundträgers 2 angeordnet. Bei den Leitungsträgerelementen 4 handelt es sich in diesem Ausführungsbeispiel um eine flexible Leiterfolie mit aufstrukturierten Leiterbahnen. Die flexible Leiterfolie ist dabei auf einer den jeweiligen Kontaktstellen 8 gegenüberliegenden Seite mit einem Verstärkungselement 28 verstärkt. Durch das Verstärkungselement 28 erhält die flexible Leiterfolie eine zum Drahtbonden mit dem jeweiligen Bonddraht 24 erforderliche Steifigkeit.
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Der Grundträger 2 ist im Ausführungsbeispiel gemäß 3 durch ein tiefgezogenes Stahlblech gebildet, das im Bereich des Elektronikraums 10 eine wannenartige Vertiefung 30 aufweist. Des Weiteren weist der Grundträger 2 mehrere Durchbrüche 32 auf, zu denen fluchtend die Kontaktstellen 8 des jeweiligen Leitungsträgerelements 4 angeordnet sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind dabei sowohl das Gehäuseelement 6 auf der „Vorderseite“ des Grundträgers 2 als auch die auf der Rückseite des Grundträgers 2 angeordneten Leitungsträgerelemente 4 in einem Spritzgießprozess mittels der Duroplastumspritzung 18 mediendicht umspritzt und dabei an dem Grundträger 2 gehaltert. Das heißt, dass das Gehäuseelement 6 und die Leitungsträgerelemente 4 mittels derselben duroplastischen Kunststoffschicht (die den Grundträger 2 beidseitig umgreift) an dem Grundträger 2 gehaltert und abgedichtet sind.
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In 4 ist die elektronische Schaltungsbaugruppe 1 gemäß 3 im bestimmungsgemäßen Endmontagezustand dargestellt. Der Elektronikraum 10 ist auch hier mit dem mittels der Schweißnaht 26 an dem Gehäuseelement 6 mediendicht befestigten Deckel 16 verschlossen. In dem Elektronikraum 10, konkret in der Vertiefung 30 des Grundträgers 2 ist als elektronische Komponente ein als „Elektronikmodul“ 34 bezeichneter Schaltungsträger mit darauf angeordneten (weiteren) elektrischen Komponenten 36 angeordnet.
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Dieses Elektronikmodul 34 ist mittels der Bonddrähte 24 durch die jeweiligen Durchbrüche 32 hindurch elektrisch leitfähig mit den jeweilige Kontaktstellen 8 der beiden Leitungsträgerelemente 4 kontaktiert.
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In 5 ist wiederum ein weiteres Ausführungsbeispiel der elektronischen Schaltungsbaugruppe 1 im Vormontagezustand dargestellt. Das Gehäuseelement 6 ist in diesem Ausführungsbeispiel auf dem (auf der Vorderseite des Grundträgers 2 angeordneten) Leitungsträgerelement 4 angeordnet und mittels der Duroplastumspritzung 18 abgedichtet. Wie im linken Bildrand der 5 zu erkennen ist, ist auch das Leitungsträgerelement 4 mittels der Duroplastumspritzung 18 an dem Grundträger 2 abgedichtet. Das Leitungsträgerelement 4 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel zwei als Kontaktbohrungen 38 bezeichnete Durchbrüche, durch die hindurch korrespondierende Kontaktstifte 40 (vgl. 6) gesteckt werden können.
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In 6 ist die elektronische Schaltungsbaugruppe 1 gemäß 5 in ihrem bestimmungsgemäßen Endmontagezustand dargestellt. Der Elektronikrahmen 10 ist in diesem Ausführungsbeispiel mit einem das Abdeckelement bildenden Gehäuse 42 einer Sensoreinheit 44 verschlossen. Das Gehäuse 42 ist dabei analog zu dem vorstehend beschriebenen Deckel 16 aus laserstrahltransparentem, thermoplastischem Kunststoff gefertigt. Die mediendichte Verbindung zwischen dem Gehäuse 42 und dem Gehäuseelement 6 ist dabei ebenfalls durch die Schweißnaht 26 (d. h. mittels Kunststoff-Laserstrahlschweißen) ausgebildet.
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Zur elektrischen Kontaktierung umfasst die Sensoreinheit 44 die beiden vorstehend genannten Kontaktstifte 40. Diese sind durch die korrespondierenden Kontaktbohrungen 38 des Leitungsträgerelements 4 hindurchgesteckt und auf der Gegenseite durch jeweils eine Lötverbindung 46 mit den korrespondierenden Leiterbahnen des Leitungsträgerelements 4 kontaktiert. In diesem Ausführungsbeispiel wird durch die Schweißnaht 26 nicht nur eine mediendichte Abdeckung des Elektronikraums 10, sondern auch eine Art Zugentlastung (d. h. eine mechanische Entkopplung) für die Lötverbindungen 46 ermöglicht.
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Ein zum Verlöten der Kontaktstifte 40 in dem Grundträger 2 erforderlicher Durchbruch ist außerdem mittels eines direkt auf dem Grundträger 2 positionierten Deckels 47 mediendicht verschlossen. Der Deckel 47 ist dabei mittels einer Fügenaht 48 an dem hier aus Metall gebildeten Grundträger 2 befestigt. Die Fügenaht 48 ist dabei beispielsweise durch eine Verklebung ausgebildet. In einem alternativen Ausführungsbeispiel ist der Deckel 47 aus laserstrahltransparentem thermoplastischem Kunststoff gebildet. Die Fügenaht 48 ist dabei unter Einsatz eines Laserstrahls ausgebildet und bildet eine stoff- und formschlüssige Fügeverbindung an dem metallischen Grundträger 2 aus.
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In 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Schaltungsbaugruppe 1 dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel umfasst die elektronische Schaltungsbaugruppe 1 zwei Gehäuseelemente 6. Ein erstes dieser beiden Gehäuseelemente 6 ist dabei unmittelbar an dem Grundträger 2 mittels der Duroplastumspritzung 18 befestigt und abgedichtet. Das zweite dieser beiden Gehäuseelemente 6 ist auf der entgegengesetzten Seite des Grundträgers 2 auf dem dort angeordneten Leitungsträger 4 angeordnet und mittels einer zugeordneten (zweiten) Duroplastumspritzung 18 befestigt und abgedichtet ist. Dieses Ausführungsbeispiel wird beispielsweise genutzt, um auch an einem metallischen Grundträger 2 beidseitig Abdeckelemente mittels Kunststoff-Laserstrahlschweißen befestigen zu können.
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In 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der elektronischen Schaltungsbaugruppe 1 im bestimmungsgemäßen Endmontagezustand dargestellt. Die elektronische Schaltungsbaugruppe 1 umfasst dabei die Sensoreinheit 44, die gemäß dem Ausführungsbeispiel nach 6 mit dem Leitungsträgerelement 4 kontaktiert und abgedichtet ist. Des Weiteren umfasst die elektronische Schaltungsbaugruppe 1 den Chip 22, der analog zum Ausführungsbeispiel gemäß 2 auf dem Grundträger 2 angeordnet, mittels der Bonddrähte 24 mit beiden Leitungsträgerelementen 4 kontaktiert und mittels des zugeordneten Gehäuseelements 6 und des Deckels 16 mediendicht eingehaust ist.
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In 9 ist wiederum ein weiteres Ausführungsbeispiel der elektronischen Schaltungsbaugruppe 1 im bestimmungsgemäßen Endmontagezustand dargestellt. Der Grundträger 2 ist dabei integral mit dem Leitungsträgerelement ausgebildet, indem dessen Leiterbahnen direkt auf dem Grundträger 2 aufstrukturiert sind. Die elektronische Schaltungsbaugruppe 1 umfasst außerdem zwei Gehäuseelemente 6, die jeweils als spritzgegossenes 3D-MID-Bauteil mit aufstrukturierten Leiterbahnen 50 ausgebildet sind. In diesem Ausführungsbeispiel sind beide Gehäuseelemente 6 nicht als ringförmig geschlossenes „Wandelement“ ausgebildet, sondern in Form einer ebenen Platte, die einen durch eine korrespondierende Öffnung des Grundträgers 2 ragenden (zapfenartigen) Vorsprung aufweist. Dieser Vorsprung ist von der vorstehend beschriebenen Duroplastumspritzung 18 umgeben und somit an dem Grundträger 2 abgedichtet. An einer Rückseite des Grundträgers 2 ist das Gehäuseelement 6 mittels der vorstehend beschriebenen Fügenaht 48 an dem Grundträger 2 stoffschlüssig befestigt. In einem alternativen, nicht näher dargestellten Ausführungsbeispiel entfällt die Fügenaht 48 und ist durch eine weitere, rückwärtig auf den Grundträger 2 aufgebrachte Duroplastumspritzung 18 ersetzt. Die beiden Gehäuseelemente 6 bilden in dem dargestellten Ausführungsbeispiel jeweils einen Sensorträger. Dabei ist an dem Vorsprung des jeweiligen Gehäuseelements 6 als elektrische Komponente ein Sensorelement 52 angeordnet und mittels der Leiterbahnen 50 mit den auf dem Grundträger 2 angeordneten elektrischen Komponenten 36 kontaktiert. Das Gehäuseelement 6 wird hierbei dazu genutzt, die erforderlichen Kontaktstellen auf dem Gehäuseelement 6 selbst und auf dem Grundträger 2 abzudichten, d. h. eine Umhausung für diese Kontaktstellen auszubilden. Des Weiteren ist das jeweilige Sensorelement 52 mediendicht von der Duroplastumspritzung 18 umgeben. Die beiden Gehäuseelemente 6 dienen somit nicht nur zur Abdichtung sondern auch zur Halterung und Kontaktierung von elektrischen Komponenten (konkret dem jeweiligen Sensorelement 52). Diese Ausführungsform des Gehäuseelements 6 als 3D-MID-Bauteil, konkret als MID-Sensorträger, der mittels der Duroplastumspritzung 18 an dem Grundträger 2 gehaltert und abgedichtet ist, wird auch als eigenständige Erfindung angesehen.
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Der Gegenstand der Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können weitere Ausführungsformen der Erfindung von dem Fachmann aus der vorstehenden Beschreibung abgeleitet werden. Insbesondere können die anhand der verschiedenen Ausführungsbeispiele beschriebenen Einzelmerkmale der Erfindung und deren Ausgestaltungsvarianten auch in anderer Weise miteinander kombiniert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schaltungsbaugruppe
- 2
- Grundträger
- 4
- Leitungsträgerelement
- 6
- Gehäuseelement
- 8
- Kontaktstelle
- 10
- Elektronikraum
- 12
- Rand
- 14
- Kontaktfläche
- 16
- Deckel
- 18
- Duroplastumspritzung
- 19
- Flansch
- 20
- Fügestelle
- 22
- Chip
- 24
- Bonddraht
- 26
- Schweißnaht
- 28
- Verstärkungselement
- 30
- Vertiefung
- 32
- Durchbruch
- 34
- Elektronikmodul
- 36
- elektrische Komponente
- 38
- Kontaktbohrung
- 40
- Kontaktstift
- 42
- Gehäuse
- 44
- Sensorelement
- 46
- Lötverbindung
- 47
- Deckel
- 48
- Fügenaht
- 50
- Leiterbahn
- 52
- Sensorelement
