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Die Erfindung betrifft eine elektronische Schaltungsbaugruppe.
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Unter dem Begriff „Schaltungsbaugruppe“ wird hier und im Folgenden eine Baugruppe verstanden, die eine Anzahl von elektrischen, insbesondere elektronischen Komponenten, beispielsweise Widerständen, Transistoren, integrierte Schaltungen, (Mikro-)Prozessoren und dergleichen umfasst. Diese elektrischen Komponenten sind üblicherweise auf einem oder mehreren Schaltungsträgern, beispielsweise einer (gegebenenfalls flexiblen und/oder dreidimensional geformten) Leiterplatte, einem Keramiksubstrat oder dergleichen angeordnet und zum Schutz vor Umwelteinflüssen von einem Gehäuse umgeben. Beim Einsatz einer solchen Schaltungsbaugruppe in einem Kraftfahrzeug dient diese insbesondere als Steuergerät beispielsweise für einen Motor, bspw. den Antriebsmotor (gegebenenfalls 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 oder der elektrischen Komponenten selbst, eine besondere Bedeutung zu, insbesondere da in solchen Einsatzbereichen vergleichsweise aggressive Medien, wie beispielsweise Öldämpfe, Gase und/oder Flüssigkeiten auftreten können. Diese Medien können dabei die elektrischen Komponenten und/oder deren Kontaktstellen zum jeweiligen Schaltungsträger schädigen.
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Des Weiteren ist in derartigen Einsatzbereichen der verfügbare Bauraum häufig eingeschränkt. Insbesondere wird ein Großteil des vorhandenen Bauraums von den anzusteuernden Einheiten (d. h. dem Motor bzw. Getriebe) selbst eingenommen. Mit fortschreitender Elektrifizierung und Ansteuerbarkeit dieser Einheiten werden allerdings auch die hierzu erforderlichen Steuergeräte, d.h. die jeweils zugeordnete elektronische Schaltungsbaugruppe, komplexer und haben somit häufig einen größeren Platzbedarf. Mit steigender Komplexität der jeweiligen Schaltungsbaugruppe steigt aber auch der Kontaktierungsaufwand zwischen den einzelnen von der Schaltungsbaugruppe umfassten elektrischen Komponenten und/oder der innerhalb dieser Schaltungsbaugruppe durch mehrere zusammengefasste elektrische Komponenten gebildeten Gruppen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte elektronische Schaltungsbaugruppe anzugeben.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine elektronische Schaltungsbaugruppe mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte und teils für sich erfinderische Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung dargelegt.
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Die erfindungsgemäße elektronische Schaltungsbaugruppe umfasst einen ersten Grundträger, an dem eine erste Anzahl von elektrischen Komponenten in einem auf einer Oberseite des ersten Grundträgers angeordneten ersten Elektronikbereich gehaltert ist. Des Weiteren umfasst die elektronische Schaltungsbaugruppe ein erstes Gehäuseteil, das zusammen mit dem ersten Grundträger den ersten Elektronikbereich (vorzugsweise zum Schutz vor äußeren Einwirkungen) umschließt. Außerdem umfasst die erfindungsgemäße Schaltungsbaugruppe einen Leiterbahnträger, der eine Anzahl von Leiterbahnen aufweist. Der Leiterbahnträger dient dabei zur elektrischen Kontaktierung der an dem ersten Grundträger in dem ersten Elektronikbereich angeordneten ersten Anzahl von elektrischen Komponenten mit einer (insbesondere im bestimmungsgemäßen Endmontagezustand der Schaltungsbaugruppe) außerhalb dieses ersten Elektronikbereichs befindlichen zweiten Anzahl von elektrischen Komponenten. Das heißt, dass der Leiterbahnträger im bestimmungsgemäßen Endmontagezustand als elektrisches Verbindungselement zwischen der ersten und der zweiten Anzahl von elektrischen Komponenten eingesetzt ist. Der Leiterbahnträger ist vorzugsweise länglich (d.h. mit einer im Vergleich zu seiner Breite und Dicke um ein Vielfaches, beispielsweise um mindestens das 5- oder 10-Fache größeren Länge) ausgebildet. Außerdem ist der Leiterbahnträger mit einem ersten (Längs-)Ende auf einer der Oberseite gegenüberliegenden Unterseite (auch: Rückseite) des ersten Grundträgers angeordnet. Die erste Anzahl von elektrischen Komponenten ist hierbei durch eine erste Öffnung des ersten Grundträgers hindurch (und von der Oberseite her) in einem ersten Kontaktbereich des Leiterbahnträgers mit diesem, d. h. vorzugsweise mit wenigstens einer entsprechend zugeordneten Leiterbahn (aus der Anzahl von Leiterbahnen) des Leiterbahnträgers kontaktiert (d. h. vorzugsweise elektrisch leitfähig verbunden). Der erste Kontaktbereich der Leiterbahnträgers ist dabei vorzugsweise an dessen ersten Ende angeordnet. Der Leiterbahnträger ist außerdem mittels einer spritzgießtechnisch aufgebrachten Kunststoffschicht mediendicht an dem ersten Grundträger (konkret an dessen Unterseite) befestigt, vorzugsweise derart, dass die erste Öffnung in dem Grundträger mediendicht verschlossen ist.
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Vorzugsweise ist der Leiterbahnträger außerdem flach, d. h. mit einer im Vergleich zu seiner Breite um ein Vielfaches geringeren Dicke, ausgebildet. In diesem Fall liegt der Leiterbahnträger insbesondere mit seiner Oberseite (an der vorzugsweise auch die Anzahl von Leiterbahnen angeordnet ist) insbesondere unmittelbar an dem Grundträger (d.h. an dessen Unterseite) an. Die spritzgießtechnisch aufgebrachte Kunststoffschicht umschließt somit zumindest einen Teil der Rückseite (oder: Unterseite) des Leiterbahnträgers.
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Die elektronische Schaltungsbaugruppe dient vorzugsweise als Steuergerät für einen Motor oder ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs.
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Dadurch, dass der Leiterbahnträger auf der Unterseite des Grundträgers angeordnet ist, kann der Elektronikbereich auf der Oberseite des Grundträgers auf einfache Weise mittels des Gehäuseteils mediendicht verschlossen werden, ohne dass Leitungsdurchführungen durch dieses Gehäuseteil vorgehalten werden müssen. Vorzugsweise umgibt nämlich das Gehäuseteil von der Oberseite her auch die erste Öffnung, die zur Unterseite des ersten Grundträgers führt und die durch den Leiterbahnträger und die Kunststoffschicht von der Unterseite her mediendicht verschlossen ist. Der an der Unterseite des ersten Grundträgers mediendicht befestigte Leiterbahnträger bildet somit zusammen mit dem ersten Grundträger insbesondere eine Vormontageeinheit der Schaltungsbaugruppe, die in nachfolgenden Montageschritten auf einfache Weise bestückt, kontaktiert und mittels des Gehäuseteils verschlossen werden kann. Der auf der Unterseite angeordnete Leiterbahnträger ermöglicht zudem, auf der Oberseite des Grundträgers Montage- und Kontaktierungsaufwand beim Verlegen von elektrischen Leitungen zwischen der ersten und der zweiten Anzahl von elektrischen Komponenten sowie gegebenenfalls weiteren Anzahlen von elektrischen Komponenten zu verringern, insbesondere Überkreuzungen mehrerer Leitungen zu vermeiden. Außerdem ermöglicht die Umspritzung, d. h. die aufgebrachte Kunststoffschicht eine besonders dichte, vorzugsweise auch gegen Gase dichte Umhüllung des Leiterbahnträgers.
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In einer bevorzugten Ausführung ist die Kunststoffschicht, mittels der der Leiterbahnträger an dem Grundträger befestigt und abgedichtet ist, aus insbesondere duroplastischem Kunststoff ausgebildet. Duroplastische Kunststoffe weisen dabei den Vorteil auf, dass sie zu einer Vielzahl von unterschiedlichen Materialien (beispielsweise Kunststoffen, Metallen, Keramiken) eine hinreichend hohe Haftfestigkeit aufweisen. Somit kann vorteilhafterweise sowohl eine hohe Mediendichtheit als auch eine mechanisch stabile Verbindung ausgebildet werden. Zusätzliche Befestigungselemente zur Halterung des Leiterbahnträgers an dem ersten Grundträger oder Dichtungselemente können somit vorteilhafterweise entfallen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist die erste Anzahl von elektrischen Komponenten mittels Drahtbonden mit dem Leiterbahnträger bzw. mit dessen jeweils korrespondierenden Leiterbahn(en) kontaktiert. Das heißt, dass zur Kontaktierung der ersten Anzahl von elektrischen Komponenten mit der bzw. den korrespondierenden Leiterbahnen sogenannte Bonddrähte eingesetzt sind. In diesem Fall wird der Leiterbahnträger insbesondere auch als „Bondmodul“ bezeichnet.
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In einer zweckmäßigen Ausführung handelt es sich bei dem Leiterbahnträger insbesondere um einen flexiblen Folienleiter. Bei einem solchen flexiblen Folienleiter handelt es sich insbesondere um eine auch als „Flexfolie“ bezeichnete Kunststofffolie, auf die die Leiterbahnen aufstrukturiert sind. Unter „Aufstrukturieren“ wird hier und im Folgenden insbesondere der Einsatz von MID-Technologien zum Aufbringen von Leiterbahnen auf aus Kunststoff ausgebildete Substrate verstanden. Beispielsweise werden die Leiterbahnen dabei heißgeprägt, aufgedruckt oder mittels Laser-Direkt-Strukturieren aufgebracht. Der Einsatz von flexiblen Folienleitern als Leiterbahnträger ist insbesondere für den Fall von Vorteil, dass die zweite Anzahl von elektrischen Komponenten auf einem von dem ersten Grundträger separaten zweiten Grundträger angeordnet ist. In diesem Fall ermöglicht der flexible Folienleiter vorteilhafterweise eine flexible Positionierung des zweiten Grundträgers, insbesondere eine abgewinkelte Anordnung des ersten zu dem zweiten Grundträger im bestimmungsgemäßen Bauraum der elektronischen Schaltungsbaugruppe. Somit wird die Handhabbarkeit der elektronischen Schaltungsbaugruppe erhöht. Für den Fall, dass der erste Grundträger dreidimensional ausgeformt ist, beispielsweise in Form einer gebogenen Platte oder dergleichen, ermöglicht der flexible Folienleiter vorteilhafterweise außerdem auch eine einfache Montage, insbesondere ein einfaches Angleichen des Folienleiters an die dreidimensionale Struktur des ersten Grundträgers.
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In einer besonders zweckmäßigen Ausführung weist der vorstehend beschriebene flexible Folienleiter rückseitig zu dem ersten Kontaktbereich (insbesondere also an seinem ersten Längsende) eine Verstärkungsschicht auf. Durch diese Verstärkungsschicht weist der Folienleiter im ersten Kontaktbereich eine hinreichende mechanische Steifigkeit auf, um insbesondere die beim Drahtbonden auftretenden Kräfte ohne wesentliche elastische oder gar plastische Deformation aufnehmen zu können. Des Weiteren kann vorteilhafterweise diese Verstärkungsschicht auch als eine Art Andruckplatte genutzt werden, auf die im Spritzgießprozess – d.h. beim Umspritzen des Leiterbahnträgers – ein Positionierstift des korrespondierenden Spritzgießwerkzeugs zur Positionierung und Halterung des Leiterbahnträgers zu bzw. an dem ersten Grundträger aufsetzt. Die Verstärkungsschicht ist bspw. durch eine spritzgießtechnisch oder durch Kleben aufgebrachte Kunststoffplatte oder Metallplatte gebildet. Vorzugsweise weist der Leiterbahnträger, hier also insbesondere der flexible Folienleiter, neben dem ersten Kontaktbereich auch einen zweiten, insbesondere an dem zweiten Längsende angeordneten Kontaktbereich auf, wobei auch rückseitig zu diesem zweiten Kontaktbereich eine Verstärkungsschicht der vorstehend beschriebenen Art angeordnet ist.
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In einer zu dem flexiblen Folienleiter alternativen Ausführung handelt es sich bei dem Leiterbahnträger um eine Leiterplatte, die insbesondere nach Art einer FR4- oder FR5-Leiterplatte ausgebildet ist. In diesem Fall kann das vorstehend beschriebene Verstärkungselement entfallen. Insbesondere handelt es sich bei der Leiterplatte um eine flexible Leiterplatte, die im Vergleich zu dem vorstehend beschriebenen Folienleiter eine höhere Steifigkeit und gegenüber einer FR4- oder FR5-Leiterplatte eine niedrigere Steifigkeit aufweist. Alternativ weist eine solche flexible Leiterplatte gegeneinander bewegliche Abschnitte auf, die in sich gleichermaßen steif wie eine FR4- oder FR5-Leiterplatte sind.
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In einer weiteren alternativen Ausführung handelt es sich bei dem Leiterbahnträger insbesondere um ein spritzgegossenes (vorzugsweise gegenüber einer Folie massives, insbesondere in sich steifes) Kunststoffbauteil, auf das die Anzahl von Leiterbahnen aufstrukturiert ist. Vorzugsweise dient dieses spritzgegossene Kunststoffbauteil dabei selbst zur Halterung der zu kontaktierenden zweiten Anzahl von elektrischen Komponenten. Beispielsweise handelt es sich bei der zweiten Anzahl von elektrischen Komponenten um einen Sensor, beispielsweise einen Hallsensor, einen Temperatursensor oder dergleichen, der an dem spritzgegossenen Kunststoffbauteil gehaltert und mit den aufstrukturierten Leiterbahnen elektrisch leitend verbunden ist. Das spritzgegossene Kunststoffbauteil ist in diesem Beispiel insbesondere als sogenannter „Sensordom“ ausgebildet und weist dabei eine Grundplatte sowie einen normal von dieser Grundplatte abstehenden Vorsprung (auch als „Zapfen“ bezeichnet) auf, an dem der jeweilige Sensor angeordnet ist.
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In einer zweckmäßigen Ausführung umfasst der erste Grundträger neben dem ersten Elektronikbereich auch einen zweiten, auf seiner Oberseite angeordneten Elektronikbereich. Diesem zweiten Elektronikbereich ist – gleichermaßen wie dem ersten Elektronikbereich – zweckmäßigerweise ein zweites Gehäuseteil zugeordnet, mittels dessen der zweite Elektronikbereich mediendicht um- und vorzugsweise verschlossen ist. In diesem zweiten Elektronikbereich ist vorzugsweise die zweite Anzahl von elektrischen Komponenten angeordnet. Außerdem ist die zweite Anzahl von elektrischen Komponenten in diesem Fall insbesondere durch eine korrespondierende zweite Öffnung des Grundträgers hindurch in dem insbesondere darunterliegenden (d.h. auf der Unterseite des ersten Grundträgers angeordneten) zweiten Kontaktbereich des Leiterbahnträgers mit dem Leiterbahnträger, d. h. vorzugsweise mit der korrespondierenden Leiterbahn (bzw. den korrespondierenden Leiterbahnen) kontaktiert. In diesem Fall dient der Leiterbahnträger somit zur Kontaktierung von zwei auf demselben Grundträger räumlich getrennt voneinander angeordneten Gruppen(d. h. den beiden Anzahlen) von elektrischen Komponenten. Dies ist beispielsweise für den Fall von Vorteil, dass die beiden Gruppen von elektrischen Komponenten im Betrieb der elektronischen Schaltungsbaugruppe mit unterschiedlich hohen Spannungswerten und/oder unterschiedlich hohen Stromwerten betrieben werden. In diesem Fall kann durch die räumliche Trennung der jeweiligen elektrischen Komponenten das Risiko eines Überschlags verringert werden. Vorzugsweise ist der Leiterbahnträger in dieser Ausführung vollständig mit der spritzgießtechnisch aufgebrachten Kunststoffschicht an dem ersten Grundträger befestigt und mediendicht umschlossen.
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In einer alternativen Ausführung umfasst die elektronische Schaltungsbaugruppe einen zweiten Grundträger, auf dessen Oberseite der zweite Elektronikbereich angeordnet sowie insbesondere mit dem entsprechend zugeordneten zweiten Gehäuseteil um- bzw. verschlossen ist. In diesem zweiten Elektronikbereich ist zweckmäßigerweise (analog zu vorstehender Ausführung) die zweite Anzahl von elektronischen Komponenten angeordnet. Die zweite Anzahl von elektronischen Komponenten ist dabei insbesondere durch eine korrespondierende Öffnung des zweiten Grundträgers hindurch in dem korrespondierenden zweiten Kontaktbereich des Leiterbahnträgers mit letzterem bzw. mit der oder den korrespondierenden Leiterbahnen kontaktiert. Zweckmäßigerweise ist der Leiterbahnträger dabei auch an dem zweiten Grundträger mittels einer spritzgießtechnisch aufgebrachten Kunststoffschicht der vorstehend beschriebenen Art mediendicht befestigt. Die elektronische Schaltungsbaugruppe umfasst somit in diesem Fall wenigstens zwei, optional aber auch mehrere „inselartig“ verteilte, insbesondere auf jeweils zugeordneten Grundträgern räumlich voneinander getrennte Gruppen von elektrischen Komponenten, die mittels des Leiterbahnträgers (oder gegebenenfalls mehrerer gleichartiger Leiterbahnträger) miteinander verbunden sind.
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In einer optionalen Ausführung sind zwei Gruppen von elektrischen Komponenten an dem ersten Grundträger in einem jeweils zugeordneten Elektronikbereich angeordnet und mittels des Leiterbahnträgers kontaktiert, wobei eine dritte Gruppe von elektrischen Komponenten wie vorstehend beschrieben an einem zweiten Grundträger angeordnet und mittels desselben oder eines zweiten Leiterbahnträgers mit wenigstens einer der beiden Gruppen des ersten Grundträgers kontaktiert ist.
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In einer vorteilhaften Ausführung ist der erste (und falls vorhanden, optional auch der zweite) Grundträger aus Metall ausgebildet. Insbesondere handelt es sich in diesem Fall bei dem oder dem jeweiligen Grundträger um ein Metallblech (beispielsweise aus Stahl oder Aluminium) oder um ein Druckgussteil. Diese Ausführung hat dabei den Vorteil, dass der oder der jeweilige Grundträger besonders einfach zur Ableitung von Wärme aus dem entsprechend zugeordneten Elektronikbereich genutzt werden kann. Zweckmäßigerweise ist zur Unterstützung der Wärmeableitung in diesem Fall die Anzahl von elektrischen Komponenten auf den oder den jeweiligen Grundträger mittels eines wärmeleitfähigen Klebers aufgeklebt.
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Insbesondere für den Fall, dass der erste (und gegebenenfalls der zweite) Grundträger aus Metall gebildet ist, weist der Leiterbahnträger zweckmäßigerweise wenigstens im ersten (ggf. auch im zweiten) Kontaktbereich auf der Oberseite eine Schutzschicht auf. Diese Schutzschicht dient dazu, die Leiterbahnen des Leiterbahnträgers vor einer Kontaktierung mit von der Unterseite des ersten (bzw. korrespondierenden) Grundträgers vorstehenden Unebenheiten, z. B. scharfkantigen Graten und dergleichen, zu schützen. Mit anderen Worten verhindert die Schutzschicht einen Kurzschluss der Leiterbahnen mit dem korrespondierenden Grundträger. Die Schutzschicht spart dabei vorzugsweise die zur Kontaktierung mit den elektrischen Komponenten, insbesondere mit den dazu eingesetzten Bonddrähten, dienenden Anschlussflächen der jeweiligen Leiterbahn aus.
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In einer weiteren, alternativen Ausführungsform ist der erste (gegebenenfalls auch der zweite) Grundträger aus einem Kunststoff gefertigt, insbesondere spritzgegossen. Dabei kommen thermoplastische oder alternativ duroplastische Kunststoffe zum Einsatz. In beiden Fällen sind die Kunststoffe insbesondere mit wärmeleitfähigen Füllstoffen, bspw. Kupfer- oder Keramikpartikeln, gefüllt, um die Wärmeableitung aus dem jeweiligen Elektronikbereich zu verbessern.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung weist der erste (gegebenenfalls auch der zweite) aus Kunststoff gebildete Grundträger aufstrukturierte Leiterbahnen auf, sodass zusätzliche Schaltungsträger zur Halterung der ersten und/oder zweiten Anzahl von elektrischen Komponenten und der zugeordneten Leiterbahnen entfallen können.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher dargestellt. Darin zeigen:
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1 in einem ausschnitthaften, schematischen Querschnitt eine elektronische Schaltungsbaugruppe in einem Vormontagezustand,
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2 und 3 in Ansicht gemäß 1 jeweils ein weiteres Ausführungsbeispiel der elektronischen Schaltungsbaugruppe im Vormontagezustand,
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4 in Ansicht gemäß 1 die dortige elektronische Schaltungsbaugruppe in einem bestimmungsgemäßen Endmontagezustand,
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5 bis 9 in Ansicht gemäß 1 jeweils ein weiteres Ausführungsbeispiel der elektronischen Schaltungsbaugruppe im Endmontagezustand, und
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10 in Ansicht gemäß 1 ein Ausführungsbeispiel eines Leiterbahnträgers der elektronischen Schaltungsbaugruppe.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren stets mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist eine elektronische Schaltungsbaugruppe 1 in einem Vormontagezustand dargestellt. Die elektronische Schaltungsbaugruppe 1 dient als Getriebesteuergerät eines Kraftfahrzeugs. Die elektronische Schaltungsbaugruppe 1 umfasst dabei einen – im vorliegenden Ausführungsbeispiel – aus einem tiefgezogenen Metallblech ausgebildeten Grundträger 2. Mittels dieses Grundträgers 2 ist die elektronische Schaltungsbaugruppe 1 im bestimmungsgemäßen Einbauzustand an dem Gehäuse des Getriebes befestigt. Des Weiteren umfasst die elektronische Schaltungsbaugruppe 1 zwei auf einer Unterseite 4 des Grundträgers 2 angeordnete Leiterbahnträger 5, die auf ihrer der Unterseite 4 des Grundträgers 2 zugewandten Oberseite eine Anzahl von Leiterbahnen (nicht näher dargestellt) tragen. Die beiden Leiterbahnträger 5 dienen hierbei zur (signalübertragungstechnischen) Kontaktierung einer ersten Anzahl von elektrischen Komponenten 6 (vgl. beispielsweise 4 und 6), die im bestimmungsgemäßen Endmontagezustand (vgl. 4) auf einer Oberseite 8 des Grundträgers 2, konkret in einer durch Tiefziehen ausgebildeten „Elektronikmulde 10“ angeordnet ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel gemäß 1 sind die beiden Leiterbahnträger 5 konkret durch einen flexiblen Folienleiter 12 ausgebildet. Der jeweilige Folienleiter 12 ist dabei mittels einer spritzgießtechnisch aufgebrachten Kunststoffschicht 14 aus duroplastischem Kunststoff (auch als „Duroplastumspritzung“ bezeichnet) an der Unterseite 4 des Grundträgers 2 befestigt und mediendicht abgedichtet.
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Der jeweilige Folienleiter 12 ist dabei als langgestrecktes, flaches (folienartiges) „Band“ ausgebildet, d.h. der Folienleiter weist eine im Vergleich zu seiner (normal zur Zeichnungsebene verlaufenden) Breite vielfach größere Länge auf. Die jeweilige Kunststoffschicht 14 ist dabei derart ausgebildet, dass sie den korrespondierenden Folienleiter 12 an der jeweiligen Kante 16 des Grundträgers 2 sowohl unter- als auch oberseitig umgreift.
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Um die im bestimmungsgemäßen Endmontagezustand in der Elektronikmulde 10 angeordneten elektrischen Komponenten 6 mit den Leiterbahnen des jeweiligen Folienleiters 12 kontaktieren zu können, sind in dem Grundträger 2 beiderseits zu der Elektronikmulde 10 (erste) Öffnungen 18 eingebracht, konkret ausgestanzt. Unterhalb dieser ersten Öffnungen 18 ist der jeweilige Folienleiter 12 mit seinem entsprechenden ersten Längsende 20 angeordnet. Auf der Oberseite des jeweiligen Folienleiters 12 ist an diesem ersten Längsende 20 ein erster Kontaktbereich 22 angeordnet, in dem die jeweiligen Leiterbahnen des Folienleiters 12 in eine jeweils korrespondierende Kontaktfläche (oder: Anschlussfläche) übergehen, an der wiederum Mittel zur elektrischen Kontaktierung angebunden werden können. Um den jeweiligen Folienleiter 12 im Spritzgießprozess an der jeweiligen ersten Öffnung 18 positionieren und fixieren zu können, sowie um dem Folienleiter 12 eine zur Kontaktierung der jeweiligen Leiterbahnen erforderliche Steifigkeit zu verleihen, ist auf der Rückseite des jeweiligen Folienleiters 12 im Bereich des Längsendes 20 (konkret rückseitig zu dem jeweiligen Kontaktbereich 22) eine Verstärkungsschicht 24 angeordnet. Bei der Verstärkungsschicht 24 handelt es sich beispielsweise um eine mittels Kleben oder mittels Spritzgießen auf den Folienleiter 12 aufgebrachte Kunststoffschicht oder um eine aufgeklebte Metallplatte.
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In einem nicht näher dargestellten Ausführungsbeispiel ist auf der Vorderseite des jeweiligen Folienleiters 12 eine Schutzschicht angeordnet, die die dortigen Leiterbahnen vor einer Beschädigung und Kurzschluss durch einen beim Stanzen der Öffnung 18 gebildeten Grat schützt. Diese Schutzschicht spart die Kontaktflächen der Leiterbahnen aus, d. h. die Kontaktflächen liegen von der Schutzschicht frei.
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Wie aus 1 zu erkennen ist, erstrecken sich die beiden Leiterbahnträger 5, konkret die beiden Folienleiter 12, über den Grundträger 2 hinaus und dienen somit jeweils zur elektrischen Kontaktierung der in der Elektronikmulde 10 des ersten Grundträgers 2 angeordneten ersten Anzahl von elektrischen Komponenten 6 mit weiteren, konkret einer zweiten Anzahl von elektrischen Komponenten 6, die außerhalb des Grundträgers 2 positioniert sind.
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In jeweils weiteren Ausführungsbeispielen der elektronischen Schaltungsbaugruppe 1 ist einer der beiden Leiterbahnträger 5 (vgl. 2) oder beide Leiterbahnträger 5 (vgl. 3) durch eine Leiterplatte 26, die nach Art einer FR4-Leiterplatte aufgebaut ist, gebildet. Da die Leiterplatten 26 bereits in sich eine ausreichende Steifigkeit aufweisen, entfallen in diesem Fall die Verstärkungsschichten 24.
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In 4 ist die anhand 1 bereits beschriebene elektronische Schaltungsbaugruppe 1 ausschnitthaft und im bestimmungsgemäßen Endmontagezustand dargestellt. In der Elektronikmulde 10 des Grundträgers 2 sind dabei mehrere elektrische Komponenten 6, die die vorstehend genannte erste Anzahl bilden, auf einem Schaltungsträger 28 angeordnet und über diesen wärmeleitfähig (konkret mittels eines Wärmeleitklebers) mit dem Grundträger 2 verbunden. Der Schaltungsträger 28 und damit die erste Anzahl von elektrischen Komponenten 6 ist ferner mittels jeweils zugeordneter Bonddrähte 30 durch die jeweiligen ersten Öffnungen 18 in dem Grundträger 2 hindurch mit den in den ersten Kontaktbereichen 22 der beiden Leiterbahnträger 5, konkret der beiden Folienleiter 12, angeordneten Kontaktflächen der korrespondierenden Leiterbahnen elektrisch leitfähig verbunden. Die Elektronikmulde 10 sowie die beiden Öffnungen 18 sind dabei von einem im Folgenden als „Elektronikdeckel 32“ bezeichneten Gehäuseteil umschlossen. Der Elektronikdeckel 32 umhaust somit einen als „Elektronikraum 34“ bezeichneten Elektronikbereich, innerhalb dessen die elektrischen Komponenten 6 sowie elektrische Verbindungsstellen, konkret die Kontaktbereiche 22 der Leiterbahnträger 5 und die Anbindungsstellen des Bonddrahts 30 zu dem Schaltungsträger 28, angeordnet und mediendicht gegenüber der Umgebung abgeschlossen sind. Der Elektronikdeckel 32 ist dabei mittels einer mediendichten Fügenaht 36 an dem Grundträger 2 fixiert. Bei der mediendichten Fügenaht 36 handelt es sich beispielsweise um eine Klebenaht, eine Schweißnaht oder für den Fall, dass der Elektronikdeckel 32 aus thermoplastischem, laserstrahlschweißbaren und laserstrahltransparentem Kunststoff gebildet ist, um eine Metall-Kunststoff-Laser-Fügenaht.
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Zur Ausbildung dieser Metall-Kunststoff-Laser-Fügenaht wird zunächst der Grundträger 2 im Kontaktbereich mit dem Elektronikdeckel 32 mittels Laserstrahlung mikrostrukturiert und anschließend der Elektronikdeckel 32 aufgesetzt. Daraufhin wird der Elektronikdeckel 32 mittels eines Laserstrahls durchstrahlt, wodurch sich das Metall des Grundträgers 2 lokal erwärmt. Durch Wärmeleitung von dem Grundträger 2 her wird dabei der Kunststoff des Elektronikdeckels 32 ebenfalls erwärmt, so dass dieser aufschmilzt und unter Wirkung eines aufgebrachten Fügedrucks in die Mikrostrukturen des Grundträgers 2 einfließt. Dadurch bildet sich sowohl eine formschlüssige Verkrallung als auch eine nach Art einer Schmelzklebeverbindung wirkende, stoffschlüssige und somit mediendichte Verbindung zwischen dem Elektronikdeckel 32 und dem Grundträger 2 aus.
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In 5 ist ein weiterer Ausschnitt der elektronischen Schaltungsbaugruppe 1 dargestellt. Die elektronische Schaltungsbaugruppe 1 umfasst dabei neben dem ersten Grundträger 2 auch einen zweiten Grundträger 40, der gleichartig zu dem ersten Grundträger 2 ausgebildet ist. Die auf dem Schaltungsträger 28 in dem („ersten“) Elektronikraum 34 angeordneten elektrischen Komponenten 6 sind in diesem Fall mittels der Bonddrähte 30 und dem Folienleiter 12 mit elektrischen Komponenten (nicht näher dargestellt), die auf einem (zweiten) Schaltungsträger 28 innerhalb eines auf dem zweiten Grundträger 40 angeordneten und von einem zugeordneten Elektronikdeckel 41 umhausten zweiten Elektronikraums 42 angeordnet sind, signalübertragungstechnisch verbunden. Dazu ist an einem zweiten Längsende 43 des Leiterbahnträgers 5, konkret des Folienleiters 12, ein zweiter Kontaktbereich 44 angeordnet, in dem die Leiterbahnen des Leiterbahnträgers 5 entsprechend zu dem ersten Kontaktbereich 22 in jeweils korrespondierende Kontaktflächen übergehen. Dieses zweite Längsende 43 ist analog zu dem ersten Längsende 20 ausgebildet und mit einer entsprechenden angespritzten Kunststoffschicht 14 an dem zweiten Grundträger 40 mediendicht fixiert. Der zweite Elektronikdeckel 41 ist analog zu dem Elektronikdeckel 32 mit der Fügenaht 36 an dem zweiten Grundträger 40 mediendicht befestigt.
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In 6 ist die elektronische Schaltungsbaugruppe 1 gemäß 5 in einer größeren Übersicht dargestellt. An beiden Grundträgern 2 bzw. 40 sind dabei weitere Leiterbahnträger 5, konkret Folienleiter 12, angeordnet, die zur Kontaktierung der jeweiligen Anzahl von elektrischen Komponenten 6 mit auf wiederum separaten Grundträgern angeordneten (Anzahlen oder Gruppen von) elektrischen Komponenten dienen.
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In 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der elektronischen Schaltungsbaugruppe 1 dargestellt. Die elektronische Schaltungsbaugruppe 1 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel „nur“ den ersten Grundträger 2 sowie nur einen Leiterbahnträger 5, der durch den flexiblen Folienleiter 12 gebildet ist. Der Folienleiter 12 dient im vorliegenden Ausführungsbeispiel zur signalübertragungstechnischen Kontaktierung der in dem Elektronikraum 34 angeordneten elektrischen Komponenten 6 mit einer (die „zweite“ Anzahl von elektronischen Komponenten bildende) Sensoreinheit 50. Die Sensoreinheit 50 ist dabei auf der Oberseite 8 des Grundträgers 2 angeordnet. Konkret ist die Sensoreinheit 50 mit einem Flansch ihres Gehäuses analog zu dem Elektronikdeckel 32 mittels der Fügenaht 36 mit dem Grundträger 2 mediendicht verbunden. Zur Kontaktierung mit den Leiterbahnen des Folienleiters 12 weist die Sensoreinheit 50 zwei Lötkontakte 52 auf, die durch eine korrespondierende Öffnung des Grundträgers 2 zu dessen Unterseite 4 hindurch ragen. Die beiden Lötkontakte 52 sind dabei mit korrespondierenden Leiterbahnen am zweiten Längsende 43 des Folienleiters 12 verlötet. Zur Abdichtung sowie zur Halterung des zweiten Längsendes 43 des Folienleiters 12 an dem Grundträger 2 ist das zweite Längsende 43 ebenfalls mittels einer separaten, spritzgießtechnisch aufgebrachten Kunststoffschicht 14 an dem Grundträger 2 gehaltert. Somit sind auch die beiden Lötkontakte 52 mediendicht von der Umgebung der elektrischen Schaltungsbaugruppe 1 abgeschlossen.
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Die elektronische Schaltungsbaugruppe 1 umfasst auch eine zweite, von der Unterseite 4 des Grundträgers 2 weg gerichtete Sensoreinheit 53, die mittels einer (analog zu den vorstehend beschriebenen Fügenähten 36 ausgebildeten) Fügenaht 54 auf der Unterseite 4 des Grundträgers 2 vorfixiert und zur Abdichtung mittels einer weiteren Kunststoffschicht 14 umspritzt ist. Diese zweite Sensoreinheit 53 ist innerhalb des Elektronikraums 34 mittels eines Bonddrahts 30 mit den elektrischen Komponenten 6 kontaktiert.
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In 8 ist wiederum ein weiteres Ausführungsbeispiel der elektronischen Schaltungsbaugruppe 1 dargestellt. Das zweite Längsende 43 des Folienleiters 12 liegt hierbei offen, d.h. ist (noch) nicht mit einer zweiten Anzahl von elektrischen Komponenten verbunden. Das zweite Längsende 43 mit dessen zugeordneten zweiten Kontaktbereich 44 dient in diesem Fall zur Anbindung der elektrischen Schaltungsbaugruppe 1 an eine Energiequelle, an eine räumlich entfernt in dem Kraftfahrzeug angeordnete, übergeordnete Fahrzeugsteuerung oder an andere elektronische Bauelemente.
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Des Weiteren ist der Grundträger 2 im Ausführungsbeispiel gemäß 8 aus einem spritzgegossenen Kunststoffteil gebildet, auf dessen Oberseite 8 Leiterbahnen 56 (strichliniert dargestellt) aufstrukturiert sind. Somit kann innerhalb des Elektronikraums 34 der vorstehend beschriebe Schaltungsträger 28 zur Kontaktierung der elektrischen Komponenten 6 untereinander entfallen. Die Bonddrähte 30 zur Kontaktierung der elektrischen Komponenten 6 mit dem Folienleiter 12 bzw. mit den Sensoreinheiten 50 und 53 setzen somit unmittelbar auf der Oberseite 8 des Grundträgers 2, konkret auf den dort ausgebildeten Leiterbahnen 56, an. Der Elektronikdeckel 32 ist in diesem Fall mittels Kunststoff-Laserstrahlschweißen an dem Grundträger 2 mediendicht befestigt.
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In 9 ist ein Ausführungsbeispiel der elektronischen Schaltungsbaugruppe 1 gemäß 8 in einem bestimmungsgemäßen Endmontagezustand dargestellt. In diesem Fall ist an dem zweiten Längsende 43 des Folienleiters 12 ein Sensormodul 60 angeordnet und mit den Leiterbahnen des Folienleiters 12 kontaktiert. Das Sensormodul 60 ist somit mittels des Folienleiters 12 flexibel zu dem Grundträger 2 positionierbar an diesem gehaltert und mit dessen elektrischen Komponenten 6 kontaktiert.
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In 10 ist schematisch ein Ausführungsbeispiel des Leiterbahnträgers 5 in „MID-Ausführung“ dargestellt. Der Leiterbahnträger ist dabei aus einem spritzgegossenen Kunststoffteil 62 gebildet, auf dessen Oberfläche analog zu dem vorstehend im Rahmen der Ausführungsbeispiele nach 8 und 9 beschriebenen Grundträger 2 Leiterbahnen 56 aufstrukturiert sind. Des Weiteren dient der Leiterbahnträger 5 in diesem Ausführungsbeispiel selbst zur Halterung von elektrischen Komponenten 6.
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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
- Unterseite
- 5
- Leiterbahnträger
- 6
- elektrische Komponente
- 8
- Oberseite
- 10
- Elektronikmulde
- 12
- Folienleiter
- 14
- Kunststoffschicht
- 16
- Kante
- 18
- Öffnungen
- 20
- Längsende
- 22
- Kontaktbereich
- 24
- Verstärkungsschicht
- 26
- Leiterplatte
- 28
- Schaltungsträger
- 30
- Bonddraht
- 32
- Elektronikdeckel
- 34
- Elektronikraum
- 36
- Fügenaht
- 40
- Grundträger
- 41
- Elektronikdeckel
- 42
- Elektronikraum
- 43
- Längsende
- 44
- Kontaktbereich
- 50
- Sensoreinheit
- 52
- Lötkontakt
- 53
- Sensoreinheit
- 54
- Fügenaht
- 56
- Leiterbahn
- 60
- Sensormodul
- 62
- Kunststoffteil
