DE102017205216A1 - Elektronikmodul für eine Getriebesteuereinheit und Getriebesteuereinheit - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Elektronikmodul (1) für eine Getriebesteuereinheit, aufweisend eine Leiterplatte (2) mit einem elektronischen Bauelement (5), welches an einer Oberseite (3, 3a) der Leiterplatte befestigt und mit dieser elektrisch verbunden ist, wobei das elektronische Bauelement (5) sowie die Verbindungspunkte des elektronischen Bauelements (5) mit der Leiterplatte (2) mit einer Schutzschicht (6) bedeckt sind, und wobei die Schutzschicht (6) ein mediendichter Schutzlack ist und dass das elektronische Bauelement (5) ein gehäustes Halbleiterbauelement (5) ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Elektronikmodul für eine Getriebesteuereinheit eines Kraftfahrzeugs sowie auf eine Getriebesteuereinheit mit einem derartigen Elektronikmodul.
  • Elektronische Steuergeräte unterliegen dauerhaft dem Trend, bei gleichbleibendem oder steigendem Funktionsumfang im Preis immer günstiger zu werden. Dies erfordert eine Weiterentwicklung bestehender Lösungen oder den Einsatz neuartiger Konzepte. Dabei ist insbesondere die Verbindungstechnik zwischen einzelnen Komponenten von erhöhtem Interesse, da mit zunehmender Miniaturisierung der elektronischen Komponenten auch die Anfälligkeit gegenüber Schmutz und Vibrationen zunimmt. Dies gilt insbesondere im Bereich der Fahrzeugtechnik, in dem elektronische Komponenten mit einer hohen Zuverlässigkeit auch unter widrigsten Einsatzbedingungen fehlerfrei funktionieren müssen.
  • Um die elektronische Schaltungen und/oder die Elektronikmodule der integrierten Getriebesteuereinheiten z.B. gegen diese zumindest teilweise umspülendes Getriebefluid zu schützen, werden die elektronischen Schaltungen und/oder die Elektronikmodule durch eine Schutzmasse bzw. Moldmasse geschützt.
  • Ein derartiges Elektronikmodul ist in der DE 10 2015 205 051 A1 offenbart.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Elektronikmodul für eine Getriebesteuereinheit sowie eine Getriebesteuereinheit mit einem Elektronikmodul anzugeben, welches kompakt und bauraumsparend aufgebaut ist und den Anforderungen an den Betrieb innerhalb eines umspülenden Getriebefluids entspricht.
  • Diese Aufgabe wird mit dem Elektronikmodul gemäß Anspruch 1 sowie mit der Getriebesteuereinheit gemäß Anspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können in vorteilhafter Weise ermöglichen, ein zuverlässiges, fluiddichtes und kostengünstig produzierbares Elektronikmodul für eine Getriebesteuereinheit eines Kraftfahrzeugs sowie eine Getriebesteuereinheit mit einem derartigen Elektronikmodul bereitzustellen.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Elektronikmodul für eine Getriebesteuereinheit für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen. Das Elektronikmodul für eine Getriebesteuereinheit weist eine Leiterplatte mit einem elektronischen Bauelement, welches an einer Oberfläche der Leiterplatte befestigt und mit dieser elektrisch verbunden ist auf. Das elektronische Bauelement sowie die Verbindungspunkte des elektronischen Bauelements mit der Leiterplatte sind hierbei mit einer Schutzschicht bedeckt, wobei die Schutzschicht ein mediendichter Schutzlack ist und wobei das elektronische Bauelement ein gehäustes Halbleiterbauelement ist.
  • Unter einem gehäusten Halbleiterbauelement werden im Weiteren einer oder mehrere im Verbund angeordnete Halbleiterchips verstanden, welche mittels eines Gehäuses, z.B. eines Kunststoffgehäuses hermetisch gekapselt sind, wobei Anschlusselemente, z.B. Leiterbahnen aus dem Gehäuse ragen. Bei den gehäusten Halbleiterbauelementen kann es sich insbesondere um Halbleiterbauelemente mit einer THT-Bauform (Through Hole Technology) oder einer SMD-Bauform (Surface Mounted Device) handeln.
  • Die Lackschicht bedeckt hierbei vollständig die einem Getriebefluid ausgesetzte Fläche des Gehäuses des elektronischen Bauelements. Ferner bedeckt die Lackschicht vollständig die Anschlusselemente, welche aus dem Gehäuse des elektronischen Bauelements ragen und mit den auf der Leiterplatte des Elektronikmoduls vorgesehenen Kontaktierungspunkten verbunden sind. Damit ist gewährleistet, dass das auf der Leiterplatte verbaute gehäuste Halbleiterelement vollständig mit der Lackschicht überzogen ist.
  • Mit der Erfindung ist es möglich, dass ein Elektronikmodul bezüglich Aufbau und Formgebung optimiert ausgelegt werden kann. Darüber hinaus wird eine Einsparung von Teilen sowie Montage- und Fertigungsprozessen erzielt, wodurch eine schnellere Fertigung ermöglicht wird. Durch die Verwendung einer Lackschicht wird eine signifikante Materialeinsparung gegenüber der im Stand der Technik verwendeten Umspritz- bzw. Vergussmasse erreicht.
  • Mit der Erfindung ist ferner eine einfache Analysemöglichkeit durch partielles Entfernen der Lackschicht möglich. Darüber hinaus ist eine einfache Anbindung von elektrischen Bauelementen, Sensorelementen oder Aktuatoren an die Leiterplatte möglich. Weitere Vorteile ergeben sich hinsichtlich einer verbesserten thermischen Anbindung zur Entwärmung der elektrischen Bauelemente und der Leiterplatte.
  • Die Lackschicht kann lichthärtend und/oder wärmehärtend sein. Nach dem Auftragen der Lackschicht wird diese mit einer geeigneten Aushärtevorrichtung z.B. mit UV-Licht, mit Infrarotstrahlung und/oder in einem Wärmeofen zumindest teilweise ausgehärtet.
  • Die Lackschicht kann durch Dispensen, Aufsprühen und/oder Aufgießen aufgetragen werden. Ferner ist es möglich, die Lackschicht mittels Eintauchen der Leiterplatte in den Lack aufzubringen. Ferner können beim Auftragen Schablonen oder Masken vorgesehen sein, um vorgegebene Abschnitte der Leiterplatte von der Lackschicht auszunehmen. Diese Schablonen oder Masken können vor dem Auftragen der Lackschicht auf der Leiterplatte fixiert werden und nach dem Auftragen wieder entfernt werden.
  • Zur Abdeckung des elektronischen Bauelements kann eine Schutzkappe, z.B. aus Kunststoff vorgesehen sein, welche auf der Leiterplatte befestigt ist. Die Schutzkappe kann auf die Leiterplatte geklebt, gelötet oder mittels einer geeigneten Rast- oder Clipverbindung mit der Leiterplatte verbunden sein. Insbesondere kann die Befestigung der Schutzkappe auf der Leiterplatte nicht mediendicht ausgeführt sein.
  • Zur Versteifung der Leiterplatte kann ein mechanisches Trägerelement innerhalb der Leiterplatte oder auf einer Oberfläche der Leiterplatte vorgesehen sein. Hierbei kann das Trägerelement auf einer oder beiden Oberflächen der Leiterplatte vorgesehen sein. Insbesondere kann das mechanische Trägerelement abschnittsweise auf einer Oberfläche der Leiterplatte vorgesehen sein. Schließlich kann das mechanische Trägerelement abschnittsweise innerhalb der Leiterplatte vorgesehen werden. Hierbei kann das Trägerelement zumindest abschnittsweise oder vollständig von der Leiterplatte umgeben sein.
  • Das Trägerelement kann mittels eines Wärmeleitklebers, einer Wärmeleitpaste, einer Wärmeleitfolie oder einem wärmeleitfähigen Verbindungsmittel mit der Leiterplatte verbunden sein. Bei dem Trägerelement kann es sich um eine Aluminiumplatte oder eine Platte aus einem wärmeleitfähigen Material handeln.
  • Die Leiterplatte kann abschnittsweise aus starren und abschnittsweise aus flexiblen Leiterplattenelementen bestehen. Insbesondere kann die Leiterplatte eine Mehrlagenleiterplatte sein. Die flexiblen Leiterplattenelemente können zweckmäßig aus Flexfolie bestehen oder durch tiefengefräste Bereiche ausgeführt werden.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Getriebesteuereinheit mit einem Elektronikmodul für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen. Die Getriebesteuereinheit weist ein Elektronikmodul gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung und eine Trägerplatte auf, wobei die Leiterplatte des Elektronikmoduls auf der Trägerplatte angeordnet ist und wobei die Getriebesteuereinheit dazu ausgeführt ist, von einem Getriebefluid umspült zu werden.
  • Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
    • 1 eine erste beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Elektronikmoduls,
    • 2 eine zweite beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Elektronikmoduls,
  • 1 zeigt eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Elektronikmoduls. Das Elektronikmodul 1 weist eine Leiterplatte 2 auf. Die Leiterplatte 2 weist auf einer Oberseite 3 mehrere gehäuste elektronische Bauelemente 5 auf. Diese gehäusten elektronischen Bauelemente 5 sind mit Anschlusselementen (nicht dargestellt) versehen. Diese Anschlusselemente sind mit Kontaktflächen (nicht dargestellt) auf der Oberfläche 3 der Leiterplatte 2 verbunden. Auf der Oberseite 3 der Leiterplatte 2 ist abschnittsweise eine Lackschicht 6 aufgebracht. Diese Lackschicht 6 bedeckt die gehäusten elektronischen Bauelemente 5 vollständig. Insbesondere ist der Übergang zwischen gehäusten elektronischen Bauelement 5 und der Leiterplatte 2 mit der Lackschicht 6 bedeckt. Somit ist sichergestellt, dass ein das Elektronikmodul umgebende Getriebefluid die Kontaktflächen als auch das Gehäuse der Bauelemente 5 benetzt, wodurch es gegebenenfalls zu Beschädigungen kommen kann.
  • Die Leiterplatte 2 ist als Mehrlagenleiterplatte ausgebildet. Die Leiterplatte 2 kann starre Leiterplattenabschnitte 7a und flexible Leiterplattenabschnitte 7b aufweisen. Dieser Abschnitt 7 kann ebenfalls als Mehrlagenleiterplatte ausgebildet sein. Zweckmäßig kann an dem flexiblen Abschnitt 7 ein Sensorelement 8 angeordnet sein. Selbstverständlich kann ein solches Sensorelement 8 auch an einem starren Abschnitt der Leiterplatte 2 angeordnet sein.
  • An der Leiterplatte 2 sind an der Unterseite 3a bzw. der Oberseite 3 ferner Aktuatoren 10, z.B. Regelventile oder Stecker 9 angeordnet. Die Anordnung dieser Bauteile 9, 10 erfolgt je nach Einbaubedingungen des Elektronikmoduls 1.
  • Zur beispielhaften Versteifung der Leiterplatte 2 in einem Bereich zwischen zwei Abschnitten mit einer Lackschicht 6 ist im starren Abschnitt 7a ein Trägerelement 14 innerhalb der Leiterplatte 2 vorgesehen. Dieses Trägerelement 14 ist vollständig von der Leiterplatte 14 umgeben. Zweckmäßig ist das Trägerelement 14 aus einem wärmeleitenden Material gebildet. Nicht dargestellt sind Verbindungen, z.B. Vias welche von dem Trägerelement 14 an eine Oberseite 3, 3a der Leiterplatte 2 führen und dort mit einem Kühlkörper (nicht dargestellt) verbunden sind. Selbstverständlich kann ein Trägerelement 14 auch an einer anderen Stelle innerhalb der Leiterplatte 2 positioniert sein.
  • Zur Versteifung eines Bereichs unterhalb der Bauelemente 5 ist ein Trägerelement 14 an einer Oberseite 3a der Leiterplatte 2, welche den Bauelemente 5 gegenüberliegt angeordnet. Das Trägerelement 14 ist hierbei mittels eines Wärmeleitklebers, einer Wärmeleitpaste, einer Wärmeleitfolie oder einem wärmeleitfähigen Verbindungsmittel (nicht dargestellt) mit der Leiterplatte 2 verbunden. Zweckmäßig dient das Trägerelement 14 als Kühlkörper oder an dem Trägerelement 14 ist ein Kühlkörper (nicht dargestellt) angeordnet.
  • 2 zeigt eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Elektronikmoduls. Auf der Leiterplatte 2 ist eine Abdeckung 12 angeordnet, welche als Gehäuse für die Bauelemente 5 dient. Diese Abdeckung 12 kann auf der Lackschicht 6 oder direkt auf der Oberfläche 3 der Leiterplatte 2 aufgebracht sein. Die Abdeckung 12 wird auf der Leiterplatte 2 z.B. aufgeklebt. Die Abdeckung 12 kann auf der Leiterplatte 2 allerdings auch mittels einer Clipsverbindung (nicht dargestellt) oder einer Rastverbindung (nicht dargestellt) oder einer Schraubverbindung (nicht dargestellt) befestigt sein. Die Abdeckung 12 ist dabei nicht mediendicht mit der Leiterplatte 2 verbunden. Die Abdeckung 12 stellt somit im Wesentlichen einen Schutz gegen mechanische Einwirkung gegen die Bauelemente 5 dar. Selbstverständlich ist es aber auch möglich durch geeignete Abdichtmittel eine mediendichte Abdichtung zwischen Abdeckung 12 und Leiterplatte 2 vorzusehen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Elektronikmodul
    2
    Leiterplatte
    3
    Oberseite der Leiterplatte
    3a
    Unterseite der Leiterplatte
    5
    gehäuste elektronische Bauelemente
    6
    Lackschicht
    7a
    starrer Leiterplattenabschnitt
    7b
    flexibler Leiterplattenabschnitt
    8
    Sensor
    9
    Stecker
    10
    Aktuator
    11
    Übergang Bauelement Leiterplatte
    12
    Abdeckung
    13
    Übergang Abdeckung Leiterplatte/Lackschicht
    14
    Trägerelement
  • 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
    • DE 102015205051 A1 [0004]

Claims (9)

  1. Elektronikmodul (1) für eine Getriebesteuereinheit, aufweisend eine Leiterplatte (2) mit einem elektronischen Bauelement (5), welches an einer Oberseite (3, 3a) der Leiterplatte befestigt und mit dieser elektrisch verbunden ist, wobei das elektronische Bauelement (5) sowie die Verbindungspunkte des elektronischen Bauelements (5) mit der Leiterplatte (2) mit einer Schutzschicht (6) bedeckt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht (6) ein mediendichter Schutzlack ist und dass das elektronische Bauelement (5) ein gehäustes Halbleiterbauelement (5) ist.
  2. Elektronikmodul gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Abdeckung des elektronischen Bauelements (5) eine Schutzkappe (12) vorgesehen ist, welche auf der Leiterplatte (2) befestigt ist.
  3. Elektronikmodul gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzkappe (12) auf die Leiterplatte (2) geklebt, gelötet oder mittels einer Rast- oder Clipverbindung mit der Leiterplatte (2) verbunden ist.
  4. Elektronikmodul gemäß Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigung der Schutzkappe (12) auf der Leiterplatte (2) nicht mediendicht ausgeführt ist.
  5. Elektronikmodul gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Versteifung der Leiterplatte (2) ein mechanisches Trägerelement (14) innerhalb der Leiterplatte (2) oder auf einer Oberseite (3, 3a) der Leiterplatte (2) vorgesehen ist.
  6. Elektronikmodul gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (14) mittels eines Wärmeleitklebers, einer Wärmeleitpaste, einer Wärmeleitfolie oder einem wärmeleitfähigen Verbindungsmittel mit der Leiterplatte (2) verbunden ist.
  7. Elektronikmodul gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (2) abschnittsweise aus starren und abschnittsweise aus flexiblen Leiterplattenelementen (7a, 7b) besteht.
  8. Elektronikmodul gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (2)eine Mehrlagenleiterplatte ist.
  9. Getriebesteuereinheit aufweisend ein Elektronikmodul gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, und eine Trägerplatte, wobei die Leiterplatte des Elektronikmoduls auf der Trägerplatte angeordnet ist, wobei die Getriebesteuereinheit dazu ausgeführt ist, von einem Getriebefluid umspült zu werden.
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