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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektronische Einheit mit Leiterplatte gemäß dem Hauptanspruch.
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In aktuellen Serienanwendungen für mechatronische Steuergeräte werden eine gekapselte Elektronik (z.B. ein Metallgehäuse mit Glasdurchführungen) und eine Verteilung von Signalen und Strömen über Stanzgitter, Litzen oder Flex-Leiterplatten eingesetzt. 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.
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Aus der
DE 10 2013 215 368 ist eine elektronische Einheit bekannt, bei welcher eine Leiterplatte mit darauf angeordneten elektronischen Bauelement zumindest teilweise mit einem Hüllelement aus Duroplast umschlossen ist. Nachteilig hierbei ist allerdings, dass durch Temperaturschwankungen am Einsatzort der elektronischen Einheit es zu Undichtigkeiten im Hüllelement kommen kann. Ferner können Undichtigkeiten entstehen aufgrund unterschiedlicher Wärmeausdehnungen des Hüllelements und der umschlossenen Leiterplatte bzw. der umschlossenen elektronischen Bauelemente.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektronische Einheit mit einem verbesserten Hüllelement für die Leiterplatte und der darauf angeordneten elektronischen Bauelemente anzugeben.
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Dieser Aufgabe wird mit dem Gegenstand des geltenden Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
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Vorliegend wird ein Mechatronik Konzept mit einer Leiterplatte vorgeschlagen. Dabei wird insbesondere vorgeschlagen, dass die in der elektronischen Einheit benötigten Bauelemente auf einer Leiterplatte angeordnet sind. Bei der Leiterplatte kann es sich hierbei um eine einstückige Leiterplatte mit einer ersten und zweiten Hauptoberfläche, auf der oder auf denen die Bauelemente angeordnet sind. Es ist aber auch möglich,dass die Leiterplatte mehrstückig ausgebildet ist und die Bauelemente auf unterschiedlichen Abschnitten der mehrstückigen Leiterplatte angeordnet sind. Ein Hüllelement ist vorgesehen zur Einbettung der Bauelemente. Darüber hinaus ist das Hüllelement vorgesehen Abschnitte der Leiterplatte einzubetten. Bei den Bauelementen kann es sich um elektronische Bauelemente, z.B. integrierte Schaltungen, SMD-Bauteile, etc. oder mechanische Bauelemente, z.B. Kühlkörper, etc. handeln.
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Die vorliegende Erfindung sieht vor, dass das Hüllelement aus einem Flüssigkristallpolymer gefertigt ist.
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Die Gruppe der Flüssigkristallinen Polymere, auch als LCP bezeichnet, zeichnet sich dadurch aus, dass sie im schmelzflüssigen Zustand kristalline Bereiche aufweist. Daraus resultiert eine niedrige Schmelzviskosität, die lange Fließwege und damit filigrane Gestaltungselemente ermöglicht. LCP besitzen ein charakteristisches Eigenschaftsprofil, welches diese Kunststoffe so stark von anderen Formmassen unterscheidet, dass sie als eigenständige Polymerklasse angesehen werden können. Ihre besondere Eigenschaften erhalten LCP durch ihre stäbchenförmige Molekülform, die auch im flüssigen Zustand, besonders bei der Verarbeitung, erhalten bleibt.
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Für Steuergeräte, insbesondere Getriebesteuergeräte eignet sich LCP besonders als hermetische Abdichtung bzw. Kapselung von Bauteilen und/oder Leiterplattenabschnitten. Statt der bisher eingesetzten Duroplastmoldmasse könnte so LCP zum Einsatz kommen, besonders bei Steuergeräten, welche schwierigen Umwelteinflüssen, wie z.B. Sonnenstrahlung, Ölbad etc. ausgesetzt sind, können von den positiven Eigenschaften von LCP besonders profitieren.
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Ein weiterer Vorteil ist, dass LCP chemikalienbeständig und dimensionalsstabil bei Temperaturschwankungen ist. Somit eignet sich LCP hervorragend für den Einsatz in der für Getriebesteuergeräte vorgesehenen Umgebung, insbesondere für den Einsatz in der Umgebung von Getriebeöl.
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Ferner besitzt LCP sehr gute Barriereeigenschaften. Dies ist im Wesentlichen dadurch begründet, da LCP sehr gute Haftungseigenschaften aufweist. LCP ermöglicht einen homogenen Aufbau ohne Grenzflächen an den Bauteilen bzw. an der Leiterplatte. Somit ist ein homogener Multilagenaufbau ohne zusätzliche Klebemittel möglich.
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In einer Ausführungsform der Erfindung kann dem Flüssigkristallpolymer, welches erfindungsgemäß das Hüllelement für ein Bauelement bildet, ein Füllstoff zugesetzt sein. Dadurch ist es möglich, die Temperaturbeständigkeit oder Festigkeit des Flüssigkristallpolymer und damit des Hüllelements zu verbessern. Zweckmäßig kann der dem Flüssigkristallpolymer zugegebene Füllstoff Füllstoff Kohlefaser, Graphit, metallisierter Polymer oder eine Mischung daraus sein. Die Zugabe von metallisiertem Polymer kann zudem positive Eigenschaften auf die elektromagnetische Verträglichkeit der Bauelemente haben.
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Die Erfindung sowie weitere Vorteile der Erfindung werden im weiteren anhand einer einzigen Figur näher erläutert.
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Die einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung einer elektronischen Einheit 1. Die elektronische Einheit 1 weist eine Leiterplatte 2 mit einer Unterseite 3 und einer Oberseite 4 auf. Beispielhaft ist auf der Oberseite 4 ein elektronisches Bauelement 5, z.B. ein SMD-Bauteil angeordnet. Auf der Unterseite 5 ist beispielhaft ein mechanisches Bauelement 6, z.B. ein Kühlelement angeordnet.
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Die elektronische Einheit 1 weist ein Hüllelement 7 für die Bauelemente 5, 6 auf. Beispielhaft ist das elektronische Bauelement 5 auf der Oberseite 3 der Leiterplatte 2 von dem Hüllelement 5 vollständig umschlossen. Damit ist sichergestellt, dass das elektronische Bauelement 5 vollständig mediendicht von der Umgebung abgeschlossen ist.
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Das mechanische Bauelement 6 auf der Unterseite 4 der Leiterplatte ist beispielhaft teilweise umschlossen. Handelt es sich bei dem mechanischen Bauelement 6 um ein Kühlelement, so ist sichergestellt, dass über den von dem Hüllelement 7 nicht umschlossenen Bereich des Bauelements 7 Wärme optimal an eine Wärmesenke (nicht dargestellt) abgeführt werden kann.
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In beiden Fällen bedeckt das Hüllelement 5 einen Abschnitt der Oberseite 3 oder Unterseite 4 der Leiterplatte 2. Damit ist einerseits gewährleistet, dass Leiterbahnen (nicht dargestellt) auf der Oberseite 3 oder Unterseite 4 der Leiterplatte 2 nicht einem die elektronische Einheit 1 umgebenden Medium (nicht dargestellt) ausgesetzt ist. Ferner wird verhindert, dass ein die elektronische Einheit 1 umgebendes Medium (nicht dargestellt) in einen Bereich B zwischen Leiterplatte 2 und Bauelement 5, 6 eindringt und durch zu Korrosionen oder elektrischen Kurzschlüssen führt.
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Das Hüllelement 5 weist einen Füllstoff 8 auf. Dieser Füllstoff 8 kann Kohlefaser, Graphit, metallisierter Polymer oder eine Mischung daraus sein. Die Darstellung in der Fig. ist nur schematisch besipielhaft. Selbstverständlich kann der Fülstoff 8 regelmäßig im gesamten Hüllelement 7 verteilt sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- elektronische Einheit
- 2
- Leiterplatte
- 3
- Oberseite
- 4
- Unterseite
- 5
- elektronisches Bauelement
- 6
- Wärmeabfuhrelement
- 7
- Hüllelement
- B
- Bereich zwischen Leiterplatte und Bauelement
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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