DE102019215659A1

DE102019215659A1 - Schaltungsbaugruppe

Info

Publication number: DE102019215659A1
Application number: DE102019215659.2A
Authority: DE
Inventors: Michael Maryschka
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2019-10-11
Filing date: 2019-10-11
Publication date: 2021-04-15
Anticipated expiration: 2039-10-12
Also published as: US11670557B2; US20210111081A1; DE102019215659B4; CN112654147A

Abstract

Es ist eine Schaltungsbaugruppe (10), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, offenbart. Die Schaltungsbaugruppe umfasst eine Leiterplatte (12), ein elektronisches Bauteil (14), das auf der Leiterplatte (12) angeordnet und mittels mindestens einer elektrischen Kontaktstelle (16) mit der Leiterplatte (12) elektrisch verbunden ist, und ein Schaumstoffabdichtelement (18), das das elektronische Bauteil (14) und die mindestens eine elektrische Kontaktstelle (16) gegenüber einer Umgebung (U) mediendicht abdichtet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsbaugruppe, insbesondere eine Schaltungsbaugruppe für ein Kraftfahrzeug.
Schaltungsbaugruppen werden üblicherweise zum Aufbau von elektronischen Schaltungen eingesetzt. Die Schaltungsbaugruppen weisen dabei häufig elektronische Strukturen bzw. Bauteile, wie bspw. Transistoren, Mikroprozessoren, ASICs und dergleichen auf. Derartige Schaltungsbaugruppen können beispielsweise in einem Steuergerät (auch als Steuereinheit bezeichnet) eines Motors und/oder Getriebes eines Kraftfahrzeugs verwendet werden, um bestimmte Funktionen des Motors/Getriebes oder einer anderen Komponente des Kraftfahrzeugs durchzuführen bzw. zu ermöglichen.
Um derartige Schaltungsbaugruppen vor mechanischen und/oder chemischen Einflüssen und/oder Verschmutzung zu schützen, werden die elektronischen Bauteile üblicherweise in einem Gehäuse angeordnet. Da die Steuergeräte für Motoren und/oder Getriebe üblicherweise im Motorraum bzw. im oder am Getriebe zum Einsatz kommen und dort vergleichsweise aggressive Medien, wie beispielsweise Öldämpfe, Gase und/oder Flüssigkeiten auftreten können, die die elektronischen Bauteile schädigen können, ist es von besonderer Bedeutung, dass die elektronischen Bauteile mediendicht gegenüber der Umgebung abgedichtet werden. Des Weiteren treten in den vorstehend beschriebenen Einsatzbereichen oftmals erhöhte Temperaturen auf, sodass insbesondere Gehäuse, die mittels klassischer Dichtungselemente wie beispielsweise Dichtungsringe oder dergleichen die elektronischen Bauteile abdichten sollen, unter Umständen aufgrund von bspw. unterschiedlichen Wärmeausdehnungen keinen ausreichenden Schutz gegen die aggressiven Medien mehr bieten können. Außerdem erfordern der Einsatz von solchen separaten Gehäusen zum mediendichten Abdichten der elektronischen Bauteile zusätzliche Dichtungselemente und einen hohen Montageaufwand, der sich in einem erhöhten Preis für derartige Steuergeräte niederschlägt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine einfach herzustellende Schaltungsbaugruppe bereitzustellen, bei der elektronische Bauteile besonders einfach und kostengünstig gegenüber einer Umgebung mediendicht abgedichtet sind.
Diese Aufgabe wird durch eine Schaltungsbaugruppe gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die erfindungsgemäße Schaltungsbaugruppe umfasst eine Leiterplatte, ein elektronisches Bauteil, das auf der Leiterplatte angeordnet und mittels mindestens einer elektrischen Kontaktstelle mit der Leiterplatte elektrisch verbunden ist, sowie ein Schaumstoffabdichtelement, das dazu ausgebildet ist, das elektronische Bauteil und die mindestens eine elektronische Kontaktstelle gegenüber einer Umgebung der Schaltungsbaugruppe mediendicht abzudichten.
Die vorliegende Erfindung beruht auf der Idee, dass die Verwendung eines Schaumstoffabdichtelements zur mediendichten Abdeckung eine zusätzliche Flexibilität gegenüber beispielsweise Metallabdeckungen aufweist und sich dadurch den räumlichen Gegebenheiten der Schaltungsbaugruppe ideal anpassen kann. Zudem wird ein geringerer mechanischen Aufwand bei der Herstellung und der Montage der Schaltungsbaugruppe gegenüber einer Metallabdeckung benötigt. Besonders einfach und kostengünstig ist es, wenn das Schaumstoffabdichtelement beispielsweise mittels einer Klebeverbindung an der Leiterplatte befestigt ist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schaltungsbaugruppe umfasst die Schaltungsbaugruppe ferner ein Deckelelement, das auf dem Schaumstoffabdichtelement angeordnet ist und mindestens einen Anpressabschnitt aufweist, der dazu ausgebildet ist, bei einem Andrücken des Deckelelements gegen das Schaumstoffabdichtelement einen mediendichten Kontaktbereich zwischen dem Schaumstoffabdichtelement und der Leiterplatte zu erzeugen. In dieser vorteilhaften Ausgestaltung wird die Verformbarkeit des Schaumstoffabdichtelements dahingehend ausgenutzt, dass das Deckelelement beim Andrücken des Deckelelements gegen das Schaumstoffabdichtelement dieses derart verformt wird, dass der mediendichte Kontaktbereich zwischen dem Schaumstoffabdichtelement und der Leiterplatte erzeugt wird. Dadurch ist es nicht zwingend notwendig, die oben beschriebene Klebeverbindung zu verwenden.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung weist das Schaumstoffabdichtelement einen ersten Bereich mit einer ersten Dicke und einen zweiten Bereich mit einer zweiten Dicke auf, die größer als die erste Dicke ist. In dieser besonders bevorzugten Ausgestaltung ist zudem der zweite Bereich derart angeordnet, dass beim Andrücken des Deckelelements gegen das Schaumstoffabdichtelement insbesondere der zweite Bereich komprimiert wird. Diese besonders bevorzugte Ausgestaltung beruht auf der Idee, dass der zweite Bereich, dessen Dicke größer als die Dicke des ersten Bereichs ist, beim Andrücken des Deckelelements gegen das Schaumstoffabdichtelement stärker komprimiert wird und dadurch der mediendichte Kontaktbereich besonders gut ausgebildet ist.
In einer weiteren Ausgestaltung ist der mindestens eine Anpressabschnitt als ein sich in Richtung hin zum Schaumstoffabdichtelement erstreckender Vorsprung ausgebildet. Dies stellt eine besonders einfache Ausgestaltung des Anpressabschnitts dar und kann beispielsweise bei der Herstellung des Deckelelements integral mit ausgebildet werden. Zudem verringert sich der Montageaufwand, da kein separates Element bzw. keine separate zusätzliche Komponente für den Anpressabschnitt am Deckelelement verwendet werden muss.
Besonders bevorzugt ist der Vorsprung ein ringförmiger Vorsprung, der dazu ausgebildet ist, beim Andrücken des Deckelelements gegen das Schaumstoffabdichtelement einen ringförmigen mediendichten Kontaktbereich zu erzeugen. Durch den ringförmig ausgestalteten Vorsprung kann beim Andrücken des Deckelelements gegen das Schaumstoffabdichtelement eine gleichbleibende Anpresskraft insbesondere auf den zweiten Bereich des Schaumstoffabdichtelements ausgeübt werden, wodurch die Mediendichtigkeit des Kontaktbereichs verbessert wird.
In einer weiteren Ausgestaltung weist die Schaltungsbaugruppe schließlich noch ein Fixierelement auf, das das Deckelelement, das Schaumstoffabdichtelement und die Leiterplatte in einem Abstand zueinander und insbesondere in einem Abstand in einer Füge- bzw. einer Montagerichtung der Schaltungsbaugruppe zueinander fixiert. Das Fixierelement kann beispielsweise eine Klammer sein, die das Deckelelement, das Schaumstoffabdichtelement und die Leiterplatte in ihrem Abstand zueinander fixiert. Selbstverständlich sind andere zweckmäßige Fixierelemente denkbar. So kann beispielsweise die Leiterplatte bereits Vorsprünge aufweisen, die bei einem Aufsetzen des Deckelelements durch entsprechende Öffnungen des Deckelelements hindurchragen und nach dem Aufsetzen des Deckelelements beispielsweise mittels Heißverstemmen die Fixierung erzeugen. Vielfältige andere zweckmäßige Ausgestaltungen des Fixierelements sind denkbar.
Weitere Merkmale und Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann durch Ausüben der vorliegenden Lehre und Betrachten der beiliegenden Zeichnungen ersichtlich. Es zeigen:

1 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltungsbaugruppe,
2 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltungsbaugruppe sowie,
3 eine schematische Schnittansicht der Schaltungsbaugruppe von 2 entlang der Schnittlinie A-A.

Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Es sei zunächst auf 1 verwiesen, die eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer Schaltungsbaugruppe 10 zeigt. Die Schaltungsbaugruppe 10 kann beispielsweise eine Schaltungsbaugruppe für ein Kraftfahrzeug sein.
Die Schaltungsbaugruppe weist eine Leiterplatte 12 sowie ein elektronisches Bauteil 14 auf, das von die Leiterplatte 12 getragen/gehalten wird bzw. auf dieser angeordnet ist. Die Leiterplatte 12 weist hierfür eine dem Fachmann aus dem Stand der Technik bekannte Trägerstruktur auf. Das elektronische Bauteil 14 weist ferner mindestens eine elektrische Kontaktstelle 16 auf, die zur elektrischen Anbindung des elektronischen Bauteils 14 an die Leiterplatte 12 dient. Im konkreten Beispiel von 1 sind 2 elektrische Kontaktstellen dargestellt. Selbstverständlich kann das elektronische Bauteil 14 eine andere Anzahl von elektrischen Kontaktstellen 16 aufweisen. Um die elektrische Anwendung des elektronischen der Bauteils 14 auf der Leiterplatte 12 zu gewährleisten, weist die Leiterplatte 12 elektrisch leitfähige Leiterbahnen auf, wie sie dem Fachmann bekannt sind.
Wie in 1 zu erkennen ist, weist die Schaltungsbaugruppe 10 zudem ein Schaumstoffabdichtelement 18 auf, das oberhalb des bzw. auf dem elektronischen Bauteil 14 angeordnet ist. Das Schaumstoffabdichtelement 18 ist derart ausgebildet, dass es das elektronische Bauteil 14 zusammen mit den elektrischen Kontaktstellen 16 gegenüber einer Umgebung U der Schaltungsbaugruppe 10 mediendicht abgedichtet. Die mediendichte Abdichtung kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass das Schaumstoffabdichtelement 18 im Bereich einer Kontaktzone 20 zwischen dem Schaumstoffabdichtelement 18 und der Leiterplatte 12 eine mediendichte Klebeverbindung aufweist. Selbstverständlich sind andere zweckmäßige Ausgestaltungen zum mediendichten Abdichten der Kontaktstellen 16 und des elektronischen Bauteils 14 denkbar.
Wie ferner in 1 zu erkennen ist, weist das Schaumstoffabdichtelement 18 einen ersten Bereich 22 auf, der eine erste Dicke 24 aufweist, sowie einen zweiten Bereich 26 auf, der eine zweite Dicke 28 aufweist. Wie in 1 zu erkennen ist, ist die zweite Dicke 28 größer als die erste Dicke 24, was insbesondere bei der in Zusammenhang mit 2 beschriebenen Ausführungsformen der Schaltungsbaugruppe 10 vorteilhaft ist.
Es sei nun auf 2 verwiesen, die eine schematische Ansicht einer zweiten Ausgestaltung der Schaltungsbaugruppe 10 zeigt. Wie die Schaltungsbaugruppe 10 von 1 weist auch die Schaltungsbaugruppe 10 von 2 die Leiterplatte 12, das elektronische Bauteil 14 mit den elektrischen Kontaktstellen 16, sowie das auf dem elektronischen Bauteil 14 angeordnete Schaumstoffabdichtelement 18 auf.
Die Schaltungsbaugruppe 10 von 2 zeichnet sich nun dadurch aus, dass das Schaumstoffabdichtelement 18 ein zusätzliches Deckelelement 30 aufweist, das auf das Schaumstoffabdichtelement 18 aufgesetzt ist, bzw. oberhalb des Schaumstoffabdichtelements 28 angeordnet ist. Das Deckelelement 30 weist einen Anpressabschnitt 32 auf, der bei einem Anpressen bzw. Andrücken des Deckelelements 30 auf das Schaumstoffabdichtelement 18 insbesondere den zweiten Bereich 26 derart verformt bzw. komprimiert, dass beim Andrücken des Deckelelements 30 gegen das Schaumstoffabdichtelement 18 ein mediendichter Kontaktbereich 34 zwischen der Leiterplatte 12 und dem Schaumstoffabdichtelement 18 erzeugt wird. Der mediendichte Kontaktbereich 34 kann, muss aber keine, Klebeverbindung, wie in Zusammenhang mit 1 beschrieben wurde, aufweisen.
Im konkreten Beispiel von 1 ist der Anpressabschnitt 32 zudem als ringförmiger Vorsprung 36 ausgebildet, wodurch beim Einpressen des Deckelelements 30 gegen das Schaumstoffabdichtelement 18 eine ringförmige Anpresskraft auf insbesondere den zweiten Bereich 26 des Schaumstoffabdichtelements 18 ausgeübt wird. Diese ringförmige Anpresskraft erzeugt einen ringförmigen mediendichten Kontaktbereich 34, der sich durch eine besonders homogene und gleichmäßige Dichtigkeit auszeichnet. Dadurch, dass der zweite Bereich 26 des Schaumstoffabdichtelements 18 zudem eine größere Dicke aufweist als der erste Bereich 22 und beim Andrücken des Deckelelements 30 gegen das Schaumstoffabdichtelement 18 insbesondere der zweite Bereich 26 komprimiert wird, wird eine Erhöhung der Anpresskraft im Bereich des Kontaktbereichs 34 erzeugt, wodurch die Dichtigkeit des Kontaktbereichs 34 weiter verbessert wird.
Wie ferner in 2 schematisch angedeutet ist, weist die Schaltungsbaugruppe 10 zudem zwei Fixierelemente 38 auf, die die Komponenten Deckelelement 30, Schaumstoffabdichtelement 18 und Leiterplatte 12 in einem Abstand zueinander fixieren. Die Fixierung erfolgt insbesondere in Richtung einer Fügerichtung 40, in der die Schaltungsbaugruppe 10 zusammengefügt bzw. montiert wird. Lediglich beispielhaft sind im konkreten Beispiel von 2 die Fixierelemente 38 als Klammern ausgebildet. Selbstverständlich sind andere zweckmäßige Ausgestaltungen der Fixierelemente 38 denkbar.
Es sei schließlich noch auf 3 verwiesen, die eine schematische Schnittansicht der Schaltungsbaugruppe 10 von 2 entlang der Schnittlinie A-A zeigt. Zur besseren Übersicht sind in der Schnittansicht von 3 die elektrischen Kontaktstellen 16 nicht gezeigt. Wie insbesondere in 3 gut zu erkennen ist, erzeugt der als ringförmiger Vorsprung 36 ausgebildete Anpressabschnitt 32 einen ringförmigen mediendichten Kontaktbereich 34, der sich durch die bereits beschriebene besonders hohe Dichtigkeit auszeichnet.
Mithilfe der erfindungsgemäßen Schaltungsbaugruppe 10 wird eine einfache und kostengünstige mediendichte Abdichtung von elektronischen Bauteilen samt deren elektrischen Kontaktstellen geschaffen, die verhindert, dass nachträglich aufgebrachte/einwirkende Schmutzpartikel bzw. Verunreinigungen einen Kurzschluss in der Schaltungsbaugruppe 10 erzeugen. Diese vorgeschlagene einfache mediendichte Abdichtung führt zu einer Kostenreduktion bei Produktion, Verpackung und Transport derartiger Schaltungsbaugruppen, da eine nachträgliche Reinigung der Schaltungsbaugruppe, insbesondere der elektronischen Bauteile, nicht mehr nötig ist. Zudem wird gewährleistet, dass die elektronischen Bauteile, die letztlich eine elektrische Schaltung darstellen, nicht mehr ohne Weiteres manipuliert bzw. verändert werden können, da sich auf den elektronischen Bauteilen das Schaumstoffabdichtelement sozusagen als Manipulationsschutz befindet.

Claims

Schaltungsbaugruppe (10) aufweisend: - eine Leiterplatte (12), - ein elektronisches Bauteil (14), das auf der Leiterplatte (12) angeordnet und mittels mindestens einer elektrischen Kontaktstelle (16) mit der Leiterplatte (12) elektrisch verbunden ist, und - ein Schaumstoffabdichtelement (18), das das elektronische Bauteil (14) und die mindestens eine elektrische Kontaktstelle (16) gegenüber einer Umgebung (U) mediendicht abdichtet.
Schaltungsbaugruppe (10) nach Anspruch 1, ferner aufweisend: - ein Deckelelement (30), das auf dem Schaumstoffabdichtelement (18) angeordnet ist und mindestens einen Anpressabschnitt (32) aufweist, der dazu ausgebildet ist, bei einem Andrücken des Deckelelements (30) gegen das Schaumstoffabdichtelement (18) einen mediendichten Kontaktbereich (34) zwischen dem Schaumstoffabdichtelement (18) und der Leiterplatte (12) zu erzeugen.
Schaltungsbaugruppe (10) nach Anspruch 2, wobei das Schaumstoffabdichtelement (18) einen ersten Bereich (22) mit einer ersten Dicke (24) und einen zweiten Bereich (26) mit einer zweiten Dicke (28), die größer als die erste Dicke (24) ist, aufweist und der zweite Bereich (26) derart angeordnet ist, dass beim Andrücken des Deckelelements (30) gegen das Schaumstoffabdichtelement (18) im Wesentlichen der zweite Bereich (26) komprimiert wird.
Schaltungsbaugruppe (10) nach Anspruch 2 oder 3, wobei der mindestens eine Anpressabschnitt (32) als ein sich in Richtung hin zum Schaumstoffabdichtelement (18) erstreckender Vorsprung ausgebildet ist.
Schaltungsbaugruppe (10) nach Anspruch 4, wobei der Vorsprung ein ringförmiger Vorsprung (36) ist, der dazu ausgebildet ist, beim Andrücken des Deckelelements (30) gegen das Schaumstoffabdichtelement (18) einen ringförmigen mediendichten Kontaktbereich (34) zu erzeugen.
Schaltungsbaugruppe (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, ferner aufweisend: - ein Fixierelement (38), das das Deckelelement (30), das Schaumstoffabdichtelement (18) und die Leiterplatte (12) in einem Abstand zueinander fixiert.