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Hintergrund der Erfindung
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Hier wird ein elektronisches Steuergerät beschrieben. Das Steuergerät umfasst ein Schutzsubstrat mit flammenhemmenden Eigenschaften, um ein Entzünden von Kunststoffelementen zu verhindern.
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Bei elektronischen Schaltungen kann es durch verschiedene Vorkommnisse zu einer übermäßigen Wärmeentwicklung kommen. So kann sich ein elektronisches Bauteil, wie zum Beispiel ein Widerstand, durch verstärkte Nutzung aufheizen. Auch kann durch Fehlfunktionen, wie zum Beispiel Kurzschlüsse, eine übermäßige Wärmeentwicklung entstehen.
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Eine solche übermäßige Wärmeentwicklung kann zur Entzündung eines Teils aus Kunststoff führen. So kann ein Teil des Gehäuses oder eines Teils der elektronischen Schaltung, wie zum Beispiel eine Leiterplatte oder eine elektronische Komponente, anfangen zu brennen.
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Stand der Technik
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Bisher werden Gehäuse und Leiterplatten aus flammenhemmendem Kunststoff hergestellt. Dadurch können sich diese nicht mehr entzünden.
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Zugrundeliegendes Problem
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Flammenhemmende Kunststoffe sind teurer als andere Kunststoffe. Somit ist ein Gehäuse aus nicht flammenhemmendem Kunststoff kostengünstiger in der Herstellung als ein Gehäuse aus flammenhemmendem Kunststoff. Des Weiteren ist die Verarbeitung von flammenhemmendem Kunststoff aufwendiger, weil flammenhemmender Kunststoff undurchlässig für Wellenlängen ist, die für Laserdurchlichtschweißen genutzt werden.
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Es besteht daher die Aufgabe, ein elektronisches Steuergerät bereitzustellen, das kostengünstiger in der Produktion ist und gleichzeitig sich nicht selbst entzündet.
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Vorgeschlagene Lösung
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein elektronisches Steuergerät mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und/oder 2.
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Bevorzugte Ausführungsformen werden aus den Unteransprüchen 3 bis 15 sowie der nachstehenden Beschreibung ersichtlich.
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Ein Aspekt betrifft ein elektronisches Steuergerät, welches eine elektronische Schaltung, ein Schutzsubstrat und ein Gehäuse umfasst. Die elektronische Schaltung umfasst eine Leiterplatte und elektronische Bauteile. Zumindest im Betrieb der elektronischen Schaltung gibt zumindest eines der elektronischen Bauteile Wärme ab. Das Schutzsubstrat weist flammenhemmende Eigenschaften auf. Das Schutzsubstrat ist auf einer der Leiterplatte abgewandten Seite des zumindest einen Wärme abgebenden elektronischen Bauteil angeordnet. Das Schutzsubstrat berührt das zumindest eine Wärme abgebende elektronische Bauteil nicht. Das Gehäuse umgibt die elektronische Schaltung und das Schutzsubstrat zumindest teilweise. Das Gehäuse ist auf einer der elektronischen Schaltung abgewandten Seite des Schutzsubstrats so angeordnet, dass zumindest ein Teil des Gehäuses vor der abgegebenen Wärme geschützt ist.
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Das Gehäuse und andere Teile des elektronischen Steuergerätes, wie zum Beispiel die Leiterplatte oder eine Halterung innerhalb des Gehäuses, können aus (jeweils) einem Material gefertigt werden, welche mittels Laserduchlichtschweißen verbunden werden können. Gleichzeitig schützt das Schutzsubstrat vor einer Entzündung eines der Teile und/oder des Gehäuses.
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Die elektronische Schaltung umfasst elektronische Bauteile. Ist die elektronische Schaltung in Betrieb - also fließt durch zumindest eines der elektronischen Bauteile ein elektrischer Strom - dann wird auch immer Wärme abgegeben. Diese Wärme entsteht, zum Beispiel, durch Widerstände an Widerstandselementen, Leitungen und/oder anderen elektronischen Bauteilen. Auch kann Wärme an Kurzschlüssen, Leitungsbrüchen (Kabelbruch) und/oder anderen Fehlfunktionen in der elektronischen Schaltung entstehen. Im Sinne der Erfindung können somit auch Leitungen als Wärme abgebendes elektronisches Bauteil gesehen werden. Die Wärme könnte durch Wärmestrahlung, Konvektion und/oder Wärmeleitung von der Wärmequelle zu potentiell brennbaren Teilen des Gehäuses gelangen - bzw. zu Teilen, die durch Wärme Schaden nehmen. Dabei tritt der Brand bzw. Schaden meist erst ab einer bestimmten, materialspezifischen Temperatur ein. Ein Überschreiten dieser Temperatur wird durch das Schutzsubstrat verhindert.
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Das Schutzsubstrat ist so angeordnet, dass es zumindest ein Teil des Gehäuses so vor der Wärme schützt, dass die bestimmte, materialspezifische Temperatur nicht überschritten wird. Das Schutzsubstrat kann eine plattenartige Form aufweisen und so große Flächen des Gehäuses vor direkter Wärmestrahlung abschirmen. Auch werden die Wärmeleitung und die Konvektion durch das Schutzsubstrat dadurch vermindert, dass das Schutzsubstrat als weitere hindernde Schicht zwischen Wärmequelle und potentiell brennbaren Teil liegt. Dabei weist das Schutzsubstrat flammenhemmende Eigenschaften auf. Damit wird sichergestellt, dass das Schutzsubstrat nicht selber in Brand gerät. Das Schutzsubstrat kann bevorzugt elektronischen Bauteilen zugeordnet werden, die besonders anfällig sind viel Wärme abzugeben. Ein elektronisches Bauteil kann anfällig sein viel Wärme abzugeben wegen funktionellen Eigenschaften des elektronischen Bauteils (z.B. Widerstand) oder wegen einer hohen Wahrscheinlichkeit Fehlfunktionen aufzuweisen. Ob ein elektronisches Bauteil eine hohe Wahrscheinlichkeit Fehlfunktionen aufzuweisen aufweist, kann beispielsweise durch empirische Tests herausgefunden werden oder kann beispielsweise bekannt sein.
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Das Gehäuse umgibt die elektronische Schaltung und das Schutzsubstrat zumindest teilweise. Vorzugsweise umgibt das Gehäuse die elektronische Schaltung ganz. Dies kann zum Schutz der elektronischen Schaltung vor mechanischen Einwirkungen und/oder Verschmutzung dienen. Vorzugsweise lässt das Gehäuse Öffnungen für Anschlüsse der elektronischen Schaltung nach außen offen. Die Anschlüsse können auch fest im/am Gehäuse verbaut sein. Das Gehäuse kann Öffnungen zur Belüftung aufweisen. Das Gehäuse kann auch luftdicht sein, um potentiellen Brandherden den Sauerstoff vorzuenthalten.
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Ein weiterer Aspekt betrifft ein elektronisches Steuergerät, welches eine elektronische Schaltung und ein Schutzsubstrat umfasst. Die elektronische Schaltung umfasst eine Leiterplatte und elektronische Bauteile. Zumindest im Betrieb der elektronischen Schaltung gibt zumindest eines der elektronischen Bauteile Wärme ab. Zumindest ein weiteres elektronisches Bauteil ist auf der gleichen Seite der Leiterplatte wie das Wärme abgebende elektronische Bauteil angeordnet. Das Schutzsubstrat weist flammenhemmende Eigenschaften auf. Das Schutzsubstrat ist so zwischen dem Wärme abgebenden elektronischen Bauteil und dem zumindest einem weiteren elektronischen Bauteil angeordnet, dass zumindest ein Teil des zumindest einen weiteren elektronischen Bauteils vor der abgegebenen Wärme geschützt ist.
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In ähnlicher Weise wie im vorhergehenden Aspekt wird in diesem weiteren Aspekt das zumindest eine weitere elektronische Bauteil (und nicht (nur) ein Teil des Gehäuses) durch das Schutzsubstrat vor der Wärme des Wärme abgebenden elektronischen Bauteils geschützt. Das Schutzsubstrat blockiert die Wärmestrahlung und Konvektion. Auch die Wärmeleitung wird erschwert durch die zusätzliche Schicht des Schutzsubstrats.
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Das Schutzsubstrat ist zwischen zwei elektronischen Bauteilen angeordnet. Dadurch gibt es unabhängig von einer flachen Leiterplatte einen Wärmeschutz für das zumindest eine weitere elektronische Bauteil. Besonders bei größeren elektronischen Bauteilen, welche von der Leiterplatte abstehen (wie zum Beispiel Spulen) kann normalerweise Wärme in einer von der Leiterplatte beabstandeten Region transportiert werden. Um diesen Transport zu unterdrücken oder zu verringern wird das Schutzsubstrat in der Region angeordnet.
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Die Leiterplatte kann auch flammenhemmende Eigenschaften aufweisen. In diesem Fall sind auch weitere elektronische Bauteile auf der dem Wärme abgebenden elektronischen Bauteil gegenüberliegenden Seite der Leiterplatte vor der Wärme geschützt.
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Die beiden vorstehenden Aspekte können auch vermischt werden. In diesem Sinne kann das Schutzsubstrat auf einer der Leiterplatte abgewandten Seite des zumindest einen Wärme abgebenden elektronischen Bauteils angeordnet sein und auch zwischen dem Wärme abgebenden elektronischen Bauteil und dem zumindest einem weiteren elektronischen Bauteil angeordnet sein. Dabei kann das Schutzsubstrat auch zwei Teile aufweisen, die möglichweise durch ein Verbindungsstück verbunden sind. Auch kann das Schutzsubstrat ein Teil sein, welches möglicherweise gebogen ist, eine eckige/T-förmige/abgerundete oder andere Form aufweist, um im Sinne beider Aspekte angeordnet zu sein.
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Das elektronische Steuergerät kann ferner ein Gehäuse umfassen, welches die elektronische Schaltung und das Schutzsubstrat zumindest teilweise umgibt. Das Gehäuse kann Quaderförmig, möglicherweise mit abgerundeten Ecken, ellipsoid, zylinderförmig, prismaförmig oder anders förmig sein.
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Das Schutzsubstrat kann metallisch sein. Ein metallisches Schutzsubstrat kann nicht brennen. Ferner sind Metalle gute Wärmeleiter. Diese Eigenschaft kann auch im Sinne der Erfindung genutzt werden. So kann ein Schutzsubstrat von einer Region nahe der/den Wärmequelle(n) und/oder potentiell Schaden nehmenden Teilen in einer Region, welche weit von der/den Wärmequelle(n) und/oder potentiell Schaden nehmenden Teilen entfernt ist. Die entfernte Region kann innerhalb des Gehäuses und/oder außerhalb des Gehäuses sein. Die Wärme wird von der/den Wärmequelle(n) durch das metallische Schutzsubstrat in die entfernte Region geleitet. Dort kann die Wärme abgegeben werden ohne Schaden zu verursachen. Das Schutzsubstrat kann in der entfernten Region eine Form mit großer Oberfläche aufweisen, um die Wärme gut abgeben zu können. Eine solche Form kann zum Beispiel aufweisen: Lamellen, sternartige Form, Wellen, mehrere Stäbe und/oder Weitere. Auch kann das metallische Schutzsubstrat teilweise in eine Kühlflüssigkeit eingetaucht sein.
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Das Schutzsubstrat kann einen flammenhemmenden Kunststoff aufweisen. Der flammenhemmende Kunststoff kann die Vorschrift UL94 („Tests for Flammability of Plastic Materials for Parts in Devices and Appliances“) der Underwriters Laboratories und/oder die Norm IEC 60695-2-10 und/oder IEC 60695-2-2 erfüllen. Bevorzugt kann der flammenhemmende Kunststoff nach der Vorschrift UL94 klassifiziert sein als V0, V1, V2, 5VA, 5VB und/oder HB. Der Kunststoff kann auch selbstverlöschend, nicht entflammbar, nicht brennbar und/oder inhärent selbstlöschend sein.
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Es kann vorteilhaft sein, den flammenhemmenden Kunststoff (also das Schutzsubstrat) nahe der Wärmequelle(n) anzuordnen, damit durch ein relativ kleines Kunststoffsteil (Schutzsubstrat) möglichst viele andere Teile geschützt werden. Andererseits kann es auch vorteilhaft sein, den flammenhemmenden Kunststoff weiter entfernt von der/den Wärmequelle(n), und damit näher an den zu schützenden Teilen, anzuordnen, damit die Wärme auf eine möglichst große Oberfläche des Schutzsubstrats verteilt wird. Diese Variante kann besonders vorteilhaft sein, wenn ein Kunststoff verwendet wird, der eine geringere flammenhemmende Eigenschaft hat. Dies ist in der vorhergehend genannten Vorschrift UL94 zum Beispiel die Klassifizierung V2 im Vergleich zu V1 oder V0.
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Das Schutzsubstrat kann auch einen Kunststoff aufweisen, der flammenhemmend ausgerüstet ist. Dies kann beispielsweise durch eine flammenhemmemde Beschichtung oder ein flammenhemmendes Teil auf zumindest der der/den Wärmequelle(n) zugewandten Seite des Schutzsubstrats sein. Es ist auch möglich, dass eine solche flammenhemmende Beschichtung auf Teile des Gehäuses aufgebracht werden - bevorzugt auf der Innenseite/ zu den elektronischen Bauteilen hingewandten Seite des Gehäuses.
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Der Kunststoff kann sich bei Überschreitung einer Temperaturschwelle aufblähen. Durch das Aufblähen kann ein Brand erstickt werden und/oder die eintreffende Wärme wird auf eine größere Oberfläche verteilt. Durch das Aufblähen kann auch eine Isolationsschicht zwischen der/den Wärmequelle(n) und den zu schützenden Teilen entstehen.
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Das Schutzsubstrat kann an dem Gehäuse befestigt sein. Das Schutzsubstrat kann an das Gehäuse geklebt oder durch Schrauben oder andere Befestigungsmittel befestigt sein. Es kann ein Zwischenelement, welches das Schutzsubstrat hält oder an das Schutzsubstrat befestigt ist, an das Gehäuse befestigt sein. Eine Befestigung des Schutzsubstrats an dem Gehäuse kann vorteilhaft sein, weil das Schutzsubstrat die Leiterplatte nicht berühren muss. Besonders bei metallischen Schutzsubstraten ist dies vorteilhaft, da die Wärme in dem erwärmten Metall nicht an die Leiterplatte weitergegeben wird. Auch kann ein an dem Gehäuse befestigtes Schutzsubstrat bei der Herstellung des elektronischen Steuergeräts vorteilhaft sein. Dies wird später erläutert.
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Das Schutzsubstrat kann an der elektronischen Schaltung befestigt sein. Das Schutzsubstrat und die Leiterplatte können aus einem Teil sein. Das Schutzsubstrat kann direkt an die Leiterplatte und/oder einem/mehreren elektronischen Bauteil(en) befestigt sein oder das Schutzsubstrat kann an ein Zwischenelement, welches an der Leiterplatte und/oder einem/mehreren elektronischen Bauteil(en) befestigt ist, befestigt sein. Dies kann vorteilhaft sein, wenn ein Bautyp von elektronischer Schaltung mit Schutzsubstrat in verschiedene Bautypen des Gehäuses eingefügt werden kann. Dadurch, dass das Schutzsubstrat an die elektronische Schaltung befestigt ist, braucht es keine weiteren Arbeitsschritte vor und/oder nach dem Einfügen in das Gehäuse. Die Befestigung des Schutzsubstrats, wie auch eines möglichen Zwischenelements, kann mittels Kleber, Schrauben oder anderen Befestigungsmitteln erfolgen.
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Das Schutzsubstrat kann einen Raum um das zumindest eine Wärme abgebende elektronischen Bauteil luftdicht abschließen. Dabei kann der luftdicht abgeschlossene Raum mit einem Gas, welches brandhindernd wirkt, und/oder mit Unterdruck gefüllt sein. Auch ein schlecht wärmeleitendes Gas (isolierendes Gas) kann genutzt werden. Durch den Unterdruck können die Wärmeleitung und Konvektion verringert werden. Der luftdichte Verschluss kann vorteilhaft sein, um einem Brand den Sauerstoff zu entziehen.
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Das Schutzsubstrat kann sich im Wesentlichen entlang der gesamten, dem Gehäuse zugewandten Seite der elektronischen Schaltung erstrecken. Dadurch wird das Gehäuse flächendeckend geschützt. Dieser flächendeckende Schutz kann auch bei einem metallischen Schutzsubstrat vorteilhaft sein. Durch die große Fläche wird Wärme von einem Punkt des Schutzsubstrats über die Fläche verteilt. Ist das Gehäuse im Wesentlichen quaderförmig, dann kann sich das Schutzsubstrat entlang einer oder mehrerer der sechs Seitenflächen erstrecken. Bevorzugt erstreckt sich das Schutzsubstrat (in zwei Teilen) entlang gegenüberliegenden Seiten(innen)flächen. Die elektronische Schaltung kann parallel zu zwei gegenüberliegenden Seitenflächen des Quaders sein. In diesem Fall kann sich das Schutzsubstrat (in zwei Teilen) entlang den den Flächen der Leiterplatte gegenüberliegenden Seiten(innen)flächen des Gehäuses (welches im Wesentlichen eine Quaderform aufweist) erstrecken.
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Das Schutzsubstrat kann eine nicht ebene Oberfläche aufweisen. Die Oberfläche kann wellenartig, zick-zack-förmig, rau, zufällig unregelmäßig oder anders uneben sein. Die Oberfläche kann auch eben und glatt sein. Eine nicht ebene Oberfläche kann vorteilhaft sein, da weniger Wärme direkt zu dem Wärme abgebenden elektronischen Bauteil emittiert (und/oder reflektiert) wird. Dadurch wird der ursprüngliche Wärmeherd weniger zusätzlich erhitzt. Auch kann eine zufällig unregelmäßige Oberfläche zusätzlich kostengünstiger in der Herstellung sein. Die Oberfläche kann auch eine stark absorbierende Schicht aufweisen, wie zum Beispiel eine schwarze Bemalung. Auch kann das Schutzsubstrat verschiedene Formen/Oberflächen an verschiedenen Stellen des Schutzsubstrats aufweisen. So kann das Schutzsubstrat, wie bereits beschrieben, an einer von wärmegefährdeten Teilen entfernten Stelle eine Form mit großer Oberfläche aufweisen, um viel Wärme abzugeben.
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Zumindest ein Teil des Gehäuses kann einen laserdurchlichtschweißbaren und/oder einen nicht-flammenhemmenden Kunststoff aufweisen. Ein solches Gehäuse kann kostengünstig produziert werden, da (i) nicht-flammenhemmender Kunststoff kostengünstiger ist als ein flammenhemmender Kunststoff und da (ii) ein Verbinden der Einzelteile mit Hilfe von Laserdurchlichtschweißen kostengünstig ist. Ein flammenhemmender Kunststoff ist undurchlässig für Wellenlängen von elektromagnetischer Strahlung, die für Laserdurchlichtschweißen genutzt wird.
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Beim Laserdurchlichtschweißen (im Englischen bekannt als „laser transmission welding“ oder „through transmission laser welding“) wird ein Laserstrahl durch ein erstes Kunstoffteil hindurch auf ein zweiten darunterliegenden Teils gerichtet. Dabei ist das erste Kunststoffteil aus einem Kunststoff, der den Laser durchlässt. Das zweite Teil ist so beschaffen, dass es die Energie des Lasers zumindest teilweise absorbiert. Das zweite Teil wird aufgeschmolzen und so wird das erste Teil mit dem zweiten Teil verschmolzen.
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Das Gehäuse kann ein Spritzgießteil sein. Dies bietet Vorteile bei der Verarbeitung. Auch ist es möglich nicht-flammenhemmende Kunststoff mittels Kunststoffspritzen zu formen.
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Es ist möglich, dass das Gehäuse aus verschiedenen Teilen mittels Laserdurchlichtschweißens geformt wurde. Dies kann vorteilhaft sein, da mehrere übersichtlichere Teile einfacher hergestellt und zusammengesetzt werden können. Beispielsweise kann das Gehäuse aus einem Basisteil und einem Deckelteil bestehen. Diese zwei Teile können mittels Laserdurchlichtschweißen verbunden werden. Es kann das Basisteil aus einem (im Wellenlängenbereich des Lasers) absorbierenden Material (wie beispielsweise flammenhemmenden oder nicht-flammenhemmenden Kunststoff) und der Deckenteil aus einem transmittierenden Material (wie beispielsweise nicht-flammenhemmenden Kunststoff) sein. Dies ist auch vice versa möglich (also Basisteil transmittierend und Deckenteil absorbierend). Es ist auch denkbar, dass der Deckelteil erst mit dem Basisteil verbunden wird, wenn die elektronische Schaltung bereits in das Basisteil eingebaut ist. Auch ist es möglich, dass das Schutzsubstrat am Deckelteil (und/oder Basisteil) befestigt ist. Dabei ist die Zweiteiligkeit (oder Mehrteiligkeit) des Gehäuses vorteilhaft, da das Schutzsubstrat einfacher an das Gehäuse montiert werden kann. Das gleiche gilt natürlich auch, wenn das Gehäuse aus mehr als zwei Teilen zusammengesetzt wird.
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Es ist möglich, dass das Schutzsubstrat keines der elektronischen Bauteile berührt. Dies kann vorteilhaft sein, da eine weitere isolierende Gasschicht zwischen den elektronischen Bauteilen und dem Schutzsubstrat ist.
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Das Schutzsubstrat kann ferner einen Sensor umfassen. Dieser Sensor kann an und/oder in dem Schutzsubstrat angeordnet sein. Es ist möglich, dass der Sensor eine Temperatur messen kann. Überschreitet die gemessene Temperatur eine vorherbestimmte Temperaturschwelle, so kann der Sensor ein Signal abgeben. Dieses Signal kann, beispielsweise, ein elektromagnetisches Signal sein, welches von einer anderen Vorrichtung empfangen werden kann. Diese andere Vorrichtung kann auf Empfang des Signals eine Warnmeldung ausgeben. Das von dem Sensor abgegebene Signal kann auch ein audioakustisches Warnsignal sein.
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Ein Kraftfahrzeug kann das elektronische Steuergerät umfassen.
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Es ist für den Fachmann ersichtlich, dass die zuvor beschriebenen Aspekte und Merkmale beliebig in einem elektronischen Steuergerät und/oder für die Herstellung eines solchen kombiniert werden können. Zwar wurden einige der voranstehend beschriebenen Merkmale in Bezug auf ein elektronisches Steuergerät beschrieben, jedoch versteht sich, dass diese Merkmale auch auf ein Herstellungsverfahren zutreffen können. Genauso können die voranstehend in Bezug auf ein Herstellungsverfahren beschriebenen Merkmale in entsprechender Weise auf ein elektronisches Steuergerät zutreffen.
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Figurenliste
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Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen. Dabei zeigen alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den hier offenbarten Gegenstand. Die Abmessungen und Proportionen der in den Figuren gezeigten Komponenten sind hierbei nicht maßstäblich. Gleiche oder gleichwirkende Komponenten sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
- 1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel eines elektronischen Steuergeräts.
- 2 zeigt schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines elektronischen Steuergeräts.
- 3 zeigt schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines elektronischen Steuergeräts.
- 4 zeigt schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines elektronischen Steuergeräts.
- 5 zeigt schematisch ein Kraftfahrzeug mit einem elektronischen Steuergerät.
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Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
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Die 1 bis 4 zeigen auf den zwei Seiten der elektronischen Schaltung jeweils verschiedene Ausführungsformen des Schutzsubstrats („jeweils“ steht für „wiederrum selbstständige“). Diese jeweils zwei verschiedenen Ausführungsformen des Schutzsubstrats können voneinander unabhängig sein. Es ist möglich, dass ein elektronisches Steuergerät nur eine Ausführungsform des Schutzsubstrats (auf einer oder beiden Seiten) aufweist. Auch ist eine Mischung der Schutzsubstrats-Ausführungsformen in einem elektronischen Steuergerät (auf verschiedenen Seiten und auch auf einer Seite) möglich.
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1 zeigt schematisch ein elektronisches Steuergerät 10, welches eine elektronische Schaltung 12, ein Schutzsubstrat 14 (bzw. zwei Schutzsubstrate 14, jeweils eins auf jeder Seite der elektronischen Schaltung 12) und ein Gehäuse 16 umfasst. Die elektronische Schaltung 12 umfasst eine Leiterplatte 18 und elektronische Bauteile 20. Die elektronischen Bauteile 20 sind nur exemplarisch dargestellt. Es kann auch mehr oder weniger elektronische Bauteile 20 auch an anderen Positionen geben. Die Teile der elektronischen Schaltung 12 sind schräg schraffiert (von links unten nach rechts oben). Die Schutzsubstrat(e) 14 sind senkrecht dazu schraffiert (von links oben nach rechts unten). Das Gehäuse 16 ist rechteckig doppelwandig ohne Füllung dargestellt. Die Leiterplatte 18 ist in vertikaler Ausrichtung mittig in dem Gehäuse 16 angeordnet. Das Gehäuse 16 ist einteilig.
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In der (vom Betrachter aus gesehenen) oberen Hälfte des elektronischen Steuergeräts 10 der 1, welche auch eine eigene Ausführungsform darstellt, ist das Schutzsubstrat 14 an dem Gehäuse 16 befestigt. Das Schutzsubstrat 14 erstreckt sich über nur einen Teil der Oberfläche des Gehäuses 16, ist dicker ausgebildet und weist eine glatte Oberfläche auf. Das Schutzsubstrat 14 ist über den linken oberen der elektronischen Bauelemente 20 angebracht. Es deckt den Abschnitt des Gehäuses 16 direkt über dem rechten oberen elektronischen Bauteil 20 nicht ab. Diese Anordnung des Schutzsubstrats 14 ist vorteilhaft, wenn das linke obere elektronische Bauteil 20 das (potentiell mehr/vermehrt) Wärme abgebende elektronische Bauteil 20 ist. Das Schutzsubstrat 14 ist somit nahe und entlang der gefährlich Wärme abgebenden Teile angeordnet.
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In der unteren Hälfte des elektronischen Steuergeräts 10 der 1, welche wiederum auch eine eigene Ausführungsform darstellt, ist das Schutzsubstrat 14 auch an dem Gehäuse 16 befestigt. Es ist dünner als in der oberen Hälfte und es erstreckt sich über fast die gesamte Oberfläche der einen Seite des Gehäuses. Es erstreckt sich im Wesentlichen entlang der gesamten, dem Gehäuse zugewandten Seite der elektronischen Schaltung. Diese Ausgestaltung des Schutzsubstrats 14 ist vorteilhaft, wenn mehrere der (unteren) elektronischen Bauteile 20 (potentiell) Wärme abgeben. Auch ist diese Ausgestaltung vorteilhaft, wenn das Schutzsubstrat metallisch ist, da die Wärme über das Schutzsubstrat verteilt wird. In einem solchen Fall ist es vorteilhaft, wenn das Schutzsubstrat 14 nicht direkt an dem Gehäuse 16 anliegt, sondern mit einem Abstand zu dem Gehäuse 16 angeordnet ist.
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2 zeigt eine weitere Ausführungsform des elektronischen Steuergeräts 10. Das elektronische Steuergerät 10 nach 2 ist in weiten Teilen ähnlich zu dem elektronischen Steuergerät 10 nach 1. Deshalb wird hier nicht auf alle Eigenschaften des elektronischen Steuergeräts 10 in 2 eingegangen, sondern nur auf Unterschiede zu 1. Für die weiteren Eigenschaften sei auf die Beschreibung der 1 verwiesen. Dies gilt analog für 3 und 4.
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Das Gehäuse 16 in 2 ist zweiteilig (oder mehrteilig) beschaffen. Es ist erkennbar, dass das Gehäuse 16 auf der Höhe der Leiterplatte 18 eine Teilung aufweist. Wie bereits vorhergehend beschrieben, kann dies Vorteile in der Herstellung des elektronischen Steuergeräts 10 mit sich bringen. So kann, beispielsweise, die elektronische Schaltung 12 in ein Teil des Gehäuses 16 eingesetzt werden, bevor die zwei (oder mehr) Teile des Gehäuses 16 zusammengefügt werden.
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Die obere Hälfte des elektronischen Steuergeräts 10 der 2, welche wiederum auch eine eigene Ausführungsform darstellt, zeigt ein Schutzsubstrat 14, welches mittels eines Verbindungselements 22 (bzw. mehrerer Verbindungselemente 22) an die Leiterplatte 18 befestigt ist. Das Verbindungselement 22 ist mit gepunkteter Füllung dargestellt. Das Verbindungselement 22 kann aus dem gleichen oder einem anderen Material wie das Schutzsubstrat 14 beschaffen sein. Wenn das Verbindungselement 22 und das Schutzsubstrat 14 aus dem gleichen Material beschaffen sind, können diese als ein Teil beschaffen sein oder aus mehreren Teilen zusammengesetzt sein. In diesen Fällen können das Verbindungselement 22 und das Schutzsubstrat 14 so an die Leiterplatte 18 (bzw. die elektronische Schaltung 12) befestigt sein, dass sie ein oder mehrere (Wärme abgebende) elektronische Bauteile (20) luftdicht einschließen. Das Verbindungselement 22 kann auch eine/mehrere Schraube(n) oder voneinander beabstandete Säulen sein. Diese können Freiräume zur Belüftung des elektronischen Bauteils 20, welches von dem Schutzsubstrat 14 zumindest teilweise abgeschirmt wird, freilassen. In dem in der oberen Hälfte der 2 vorliegenden Fall ist das Schutzsubstrat 14 bei dem linken (oberen) elektronischen Bauelement 20 angeordnet. Dies ist vorteilhaft, wenn das linke (obere) elektronische Bauelement 20 Wärme abgibt.
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In der unteren Hälfte des elektronischen Steuergeräts 10 der 2, welche wiederum auch eine eigene Ausführungsform zeigt, sind zwei Schutzsubstrate 14 gezeigt. Diese zwei Schutzsubstrate 14 können auch unabhängig voneinander genutzt werden. Das linke (untere) Schutzsubstrat 14 ist an dem Gehäuse 16 befestigt. Diese Befestigung kann zum Beispiel durch Verklebung, Schrauben, Laserdurchlichtschweißen oder einem anderen Mittel erfolgen. Das linke Schutzsubstrat 14 schirmt die linken (unteren) beiden elektronischen Bauelemente 20 voneinander ab. Das linke Schutzsubstrat 14 kann sich auch bis zur Leiterplatte 18 erstrecken (und möglicherweise auch mit der Leiterplatte 18 verbunden sein) und somit die beiden elektronischen Bauelemente 20 vollständig voneinander abschirmen. Das recht (untere) Schutzsubstrat 14 ist direkt an die Leiterplatte 18 befestigt und schirmt die rechten beiden elektronischen Bauelemente 18 voneinander ab. Es ist möglich, dass das rechte Schutzsubstrat 14 und die (Grundplatte der) Leiterplatte 18 aus einem flammenhemmenden Kunststoff gefertigt sind. In diesem Fall können diese beiden Teile als ein Teil gefertigt sein.
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3 zeigt eine weitere Ausführungsform des elektronischen Steuergeräts 10. Die elektronische Schaltung 12 ist in dieser Ausführungsform nicht mittig (in senkrechter Richtung) angeordnet. Diese Anordnung kann bei einteiligen und bei mehrteiligen Gehäusen vorkommen. Die nicht mittige Anordnung kann vorteilhaft sein, um elektronische Bauelemente 20, die besonders viel Wärme abgeben, weiter von dem Gehäuse 16 zu beabstanden. In der Ausführungsform der 3 kann dies das obere elektronische Bauelement 20 sein.
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Der obere Teil des elektronischen Steuergeräts 10 der 3, welcher wiederum auch eine eigene Ausführungsform bildet, zeigt ein Schutzsubstrat 14, das eine nicht ebene Oberfläche aufweist. Ein solches Schutzsubstrat 14 kann nicht nur, wie gezeigt, an dem Gehäuse 16 befestigt sein, sondern auch an der elektronischen Schaltung 12 oder einem anderen Teil. Es ist auch möglich, dass die der Leiterplatte 18 zugewandte Oberfläche des Schutzsubstrats 14 eine andere Oberflächenform aufweist als die Oberfläche, die dem Gehäuse zugewandt ist bzw. daran befestigt ist.
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Der untere Teil des elektronischen Steuergeräts 10 der 3, welcher wiederum auch eine eigene Ausführungsform darstellt, zeigt ein Schutzsubstrat 14 mit einer gezackten Oberfläche. In dem gezeigten Fall ist die gezackte Oberfläche nahe an einem (potentiell Wärme abgebenden) elektronischen Bauelement 20. Dabei kann die gezackte Oberfläche, durch ihre größere Fläche, die Wärme besser aufnehmen. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn das Schutzsubstrat 14 einen flammenhemmender Kunststoff aufweist, da der Kunststoff die Wärme nicht so gut leiten kann wie, beispielsweise, Metall. Es ist auch möglich, dass die Zacken des Schutzsubstrats 14 einen flammenhemmenden Kunststoff aufweisen und die darunterliegende Grundplatte des Schutzsubstrats 14 metallisch ist.
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4 zeigt, ähnlich wie 2, ein zweiteiliges Gehäuse. Die obere Hälfte des elektronischen Steuergeräts 10 der 4 weist kein Schutzsubstrat 14 auf, während die untere Hälfte ein Schutzsubstrat 14 aufweist. Dies kann, beispielsweise, vorteilhaft sein, wenn die elektronischen Bauelemente 20 auf der oberen Seite der Leiterplatte 18 wenig/keine Wärme abgeben. Das Schutzsubstrat in der unteren Hälfte der 4 ist an dem Gehäuse 16 befestigt und umgibt das mittlere (untere) elektronische Bauelement 20, ohne dieses oder die elektronische Schaltung 12 generell zu berühren. Das Schutzsubstrat 14 schirmt das mittlere elektronische Bauteil 20 zu beiden Seiten zumindest teilweise ab. Dieser Aufbau kann auch vorteilhaft sein, wenn das Schutzsubstrat 14 metallisch ist. Dabei kann es die Wärme des mittleren elektronischen Bauteils 20 schnell aus der Nähe aufnehmen und dann wegleiten.
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5 zeigt ein Kraftfahrzeug 24 mit einem elektronischen Steuergerät 10. Das Kraftfahrzeug 24 kann ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen oder ein anderes Kraftfahrzeug sein. Es kann durch Benzin, Diesel, Wasserstoff, Strom (aus einer Batterie) oder etwas anderes angetrieben werden. Das elektronische Steuergerät 10 in dem Kraftfahrzeug 24 kann elektronische Signale zur Steuerung des Kraftfahrzeugs oder eines Untersystems des Kraftfahrzeugs verarbeiten.
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Es versteht sich, dass die zuvor erläuterten beispielhaften Ausführungsformen nicht abschließend sind und den hier offenbarten Gegenstand nicht beschränken. Insbesondere ist für den Fachmann ersichtlich, dass er die Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen miteinander kombinieren kann und/oder verschiedene Merkmale der Ausführungsformen weglassen kann, ohne dabei von dem hier offenbarten Gegenstand abzuweichen.
