DE102020133098A1 - Electronic control unit of a vehicle - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Steuergerät (1) eines Fahrzeugs zur Steuerung mehrerer Funktionen, darunter mindestens einer sicherheitsrelevanten Funktion, wobei das Steuergerät (1) mindestens eine mehrlagige Leiterplatte (2) aufweist, wobei die wenigstens eine Leiterplatte (2, 2') aus schichtförmig übereinander angeordneten und miteinander verklebten oder verschmolzenen Leiterplatinen (4, 8, 12, 16, 20) besteht, wobei die Leiterplatinen (4, 8, 12, 16, 20) mit Leiterbahnen (6a, 6b, 6c, 6d; 10a, 10b, 10c, 10d; 14a, 14b, 14c; 18a, 18b, 18c, 18d) versehenen sind, und bei dem die wenigstens eine Leiterplatte (2) mit aktiven und/oder passiven elektronischen Bauteilen (26, 28) bestückt ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Leiterbahnen (10a, 18a-18d) mindestens eines Schaltkreises zur Steuerung der sicherheitsrelevanten Funktion auf innen innerhalb der Leiterplatte (2) liegenden Leiterplatinen (8, 16) angeordnet sind, und dass die diesem mindestens einen Schaltkreis zugeordneten elektronischen Bauteile (26, 28) innerhalb der Leiterplatte (2) zwischen innen liegenden Leiterplatinen (8, 16) eingebettet sind. Hierdurch ist der Schaltkreis zur Steuerung der sicherheitsrelevanten Funktion auf einfache und kostengünstige Weise vor einer mechanischen Beschädigung und dem Kontakt mit elektrisch leitfähigen oder korrosiven Flüssigkeiten geschützt.The invention relates to an electronic control unit (1) of a vehicle for controlling a number of functions, including at least one safety-relevant function, the control unit (1) having at least one multi-layer printed circuit board (2), the at least one printed circuit board (2, 2') consisting of layers circuit boards (4, 8, 12, 16, 20) arranged one on top of the other and glued or fused to one another, the circuit boards (4, 8, 12, 16, 20) being provided with conductor tracks (6a, 6b, 6c, 6d; 10a, 10b, 10c, 10d; 14a, 14b, 14c; 18a, 18b, 18c, 18d), and in which the at least one circuit board (2) is equipped with active and/or passive electronic components (26, 28). According to the invention, the conductor tracks (10a, 18a-18d) of at least one circuit for controlling the safety-related function are arranged on printed circuit boards (8, 16) inside the printed circuit board (2), and the electronic components assigned to this at least one circuit (26, 28) are embedded within the printed circuit board (2) between inner printed circuit boards (8, 16). As a result, the circuit for controlling the safety-relevant function is protected against mechanical damage and contact with electrically conductive or corrosive liquids in a simple and cost-effective manner.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Steuergerät eines Fahrzeugs zur Steuerung mehrerer Funktionen, darunter mindestens einer sicherheitsrelevanten Funktion, wobei das Steuergerät mindestens eine mehrlagige Leiterplatte aufweist, wobei die wenigstens eine Leiterplatte aus schichtförmig übereinander angeordneten und miteinander verklebten oder verschmolzenen Leiterplatinen besteht, wobei die Leiterplatinen mit Leiterbahnen versehen sind, und bei dem die wenigstens eine Leiterplatte mit aktiven und/oder passiven elektronischen Bauteilen bestückt ist.The invention relates to an electronic control unit of a vehicle for controlling a number of functions, including at least one safety-relevant function, the control unit having at least one multi-layer printed circuit board, the at least one printed circuit board consisting of printed circuit boards arranged in layers one above the other and glued or fused to one another, the printed circuit boards having conductor tracks are provided, and in which the at least one circuit board is equipped with active and / or passive electronic components.

Elektronische Steuergeräte von Fahrzeugen, wie Straßenfahrzeuge, Geländefahrzeuge und Schienenfahrzeuge, sind harten Betriebsbedingungen, wie Schwingungen, Stöße, Erschütterungen, Temperaturschwankungen sowie der Beaufschlagung mit Spritzwasser, Öl und Schmutz ausgesetzt. Zur Vermeidung der Anordnung mehrerer, jeweils für die Steuerung unterschiedlicher Funktionen vorgesehener und an verschiedenen Stellen des Fahrzeugs angeordneter Steuergeräte, kann ein einziges elektronisches Steuergerät genutzt werden, welches mehrere Steuerungsfunktionen ausführen kann und an einer zentralen Stelle des Fahrzeugs angeordnet ist. Zur Erzielung kompakter Abmessungen weist ein derartiges Steuergerät vorteilhaft wenigstens eine mehrlagige Leiterplatte auf, die mehrere schichtförmig übereinander angeordnete, mit Leiterbahnen versehene Leiterplatinen aufweist. Die Leiterplatinen bestehen üblicherweise aus einem ausgehärteten faserverstärkten Phenolharz oder Epoxidharz, auf welche die aus Kupfer bestehenden Leiterbahnen galvanisch aufgetragen oder als Folie aufgeklebt und in einem photochemischen Prozess freigeätzt sind. Die als sogenannte Prepregs zunächst nicht vollständig ausgehärteten Leiterplatinen sind nach dem Aufschichten durch Verpressen miteinander verklebt oder verschmolzen worden. Eine derartige Leiterplatte weist mehrere, jeweils einer Steuerungsfunktion zugeordnete elektronische Schaltkreise auf, welche sich jeweils auch über mehrere Leiterbahnen auf benachbarten Leiterplatinen erstrecken können. Die Schaltkreise weisen passive elektronische Bauteile, wie elektrische Widerstände, Kondensatoren und Spulen sowie aktive elektronische Bauteile, wie Transistoren, Mikroprozessoren und Speicherbausteine (EPROMs) auf. Die elektronischen Bauteile sind zumindest an einer Außenseite der Leiterplatte angeordnet und über Durchkontaktierungen mit den zugeordneten Leiterbahnen elektrisch verbunden. Ein typischer Aufbau einer mehrlagigen Leiterplatte ist beispielsweise aus der DE 103 15 768 A1 bekannt.Electronic control units of vehicles, such as on-highway vehicles, off-road vehicles and rail vehicles, are exposed to harsh operating conditions such as vibration, shock, shock, temperature fluctuations and exposure to spray water, oil and dirt. In order to avoid the arrangement of several control units, each provided for controlling different functions and arranged at different points of the vehicle, a single electronic control unit can be used which can perform several control functions and is arranged at a central point of the vehicle. In order to achieve compact dimensions, such a control device advantageously has at least one multilayer printed circuit board, which has a plurality of printed circuit boards arranged in layers one above the other and provided with conductor tracks. The printed circuit boards usually consist of a hardened, fiber-reinforced phenolic resin or epoxy resin, to which the conductor tracks made of copper are applied galvanically or glued on as a foil and etched free in a photochemical process. As so-called prepregs, the printed circuit boards, which were not fully cured at first, were glued or fused together after being stacked by pressing. Such a printed circuit board has a plurality of electronic circuits, each assigned to a control function, which can each also extend over a plurality of conductor tracks on adjacent printed circuit boards. The circuits have passive electronic components, such as electrical resistors, capacitors and coils, and active electronic components, such as transistors, microprocessors and memory modules (EPROMs). The electronic components are arranged at least on an outside of the printed circuit board and are electrically connected to the associated conductor tracks via through-contacts. A typical structure of a multi-layer printed circuit board is, for example, from DE 103 15 768 A1 known.

Zum Schutz vor mechanischer Beschädigung und einem Kontakt mit elektrisch leitenden oder korrosiven Flüssigkeiten werden Leiterplatten üblicherweise zumindest an der mit elektronischen Bauteilen bestückten Seite durch eine Beschichtung mit einem elektrisch nichtleitenden Schutzlack versehen oder mit einem abgedichteten Gehäusedeckel gegenüber der Umgebung abgeschlossen. In der DE 691 09 464 T2 ist ein Verfahren zur Schutzbeschichtung einer mehrlagigen, mit elektronischen Bauteilen bestückten Leiterplatte beschrieben, bei dem zunächst eine dickere erste Schicht aus einem organischen Material, wie zum Beispiel einem Epoxidharz, auf die Leiterplatte und die elektronischen Bauteile aufgetragen wird. Nach deren Aushärtung wird eine dünnere, hermetisch abgeschlossene zweite Schicht aus einem mineralischen Material, wie beispielsweise einer Metallverbindung, aufgebracht. Mit der ersten Schicht werden Ecken und Kanten der elektronischen Bauteile geglättet und die auf den äußeren Leiterplatinen befindlichen Leiterbahnen sowie elektronischen Bauteile vor einer mechanischen Beschädigung geschützt. Mit der zweiten Schicht werden die Leiterbahnen und die elektronischen Bauteile hermetisch gegen Kontakte mit äußeren elektrisch leitfähigen Stoffen abgeschirmt.To protect against mechanical damage and contact with electrically conductive or corrosive liquids, printed circuit boards are usually provided with a coating of an electrically non-conductive protective lacquer, at least on the side equipped with electronic components, or are closed off from the environment with a sealed housing cover. In the DE 691 09 464 T2 describes a method for the protective coating of a multi-layer printed circuit board equipped with electronic components, in which first a thicker first layer of an organic material, such as an epoxy resin, is applied to the printed circuit board and the electronic components. After it has cured, a thinner, hermetically sealed second layer of a mineral material, such as a metal compound, is applied. The corners and edges of the electronic components are smoothed with the first layer and the conductor tracks on the outer printed circuit boards and electronic components are protected from mechanical damage. With the second layer, the conductor tracks and the electronic components are hermetically shielded against contacts with external electrically conductive materials.

Ein ähnliches Verfahren zur Schutzbeschichtung einer mit elektronischen Bauteilen bestückten Leiterplatte gemäß der DE 10 2011 082 971 A1 sieht vor, dass zunächst stromführende Bereiche, insbesondere Anschlusskontakte und Lötstellen der elektronischen Bauteile, mit einer dickeren ersten Schicht aus einem angedickten Schutzlack beschichtet werden, und dass nach deren Aushärtung eine geschlossene Schutzbeschichtung aus einem Schutzlack auf die gesamte Leiterplatte aufgebracht wird. Mit der ersten Schicht werden Ecken und Kanten der stromführenden Bereiche geglättet und diese vor einer mechanischen Beschädigung geschützt. Mit der zweiten Schicht werden die Leiterbahnen und die elektronischen Bauteile hermetisch gegen Kontakte mit äußeren elektrisch leitfähigen Stoffen abgeschirmt.A similar method for the protective coating of a printed circuit board equipped with electronic components according to DE 10 2011 082 971 A1 provides that current-carrying areas, in particular connection contacts and soldering points of the electronic components, are initially coated with a thicker first layer of a thickened protective lacquer and that, after it has hardened, a closed protective coating of a protective lacquer is applied to the entire printed circuit board. The first layer smoothes corners and edges of the current-carrying areas and protects them from mechanical damage. With the second layer, the conductor tracks and the electronic components are hermetically shielded against contacts with external electrically conductive materials.

Dagegen ist aus der DE 10 2007 032 535 B4 ein elektronisches Steuergerät eines Fahrzeugs mit einer mehrlagigen Leiterplatte bekannt, welche an einer Innenseite auf einer Bodenplatte montiert ist und auf der gegenüberliegenden Außenseite mit elektronischen Bauteilen bestückt ist. Auf der Außenseite der Leiterplatte ist ein Gehäusedeckel angeordnet, der die elektronischen Bauteile und benachbarte Leiterbahnen überspannt und an seinem Rand über eine Einlegedichtung an der äußeren Leiterplatine anliegt. In einer Weiterbildung weist der Gehäusedeckel eine verschließbare Öffnung auf, über die eine Vergussmasse in den Innenraum des Gehäusedeckels eingefüllt werden kann.On the other hand, from the DE 10 2007 032 535 B4 An electronic control unit of a vehicle with a multi-layer printed circuit board is known, which is mounted on a base plate on an inner side and is equipped with electronic components on the opposite outer side. A housing cover is arranged on the outside of the printed circuit board, which cover spans the electronic components and adjacent conductor tracks and rests at its edge on the outer printed circuit board via an insert seal. In a development, the housing cover has a closable opening through which a casting compound can be filled into the interior of the housing cover.

Außerdem ist aus der Druckschrift „Design Guide Embedding Technologie“, Version 2.0, Feb. 2017 der Firma Würth Elektronik GmbH & Co. KG eine mehrlagige und mit elektronischen Bauteilen bestückte Leiterplatte bekannt geworden, wobei die Bauteile und Leiterbahnen innerhalb der Leiterplatte angeordnet sind.In addition, a multi-layer printed circuit board equipped with electronic components has become known from the publication "Design Guide Embedding Technologie", version 2.0, Feb. 2017, from the company Würth Elektronik GmbH & Co. KG, with the components and conductor tracks being arranged within the printed circuit board.

Sicherheitsrelevante Funktionen, wie diejenigen zur Steuerung von ABS (Antiblockiersystem), ASR (Antriebsschlupfregelung), ESP (Elektronisches Stabilitätsprogramm), EBS (Elektronische Bremssteuerung), ECAS (Elektronisch gesteuerte Luftfederung) und ESAC (Elektronische Stoßdämpfersteuerung), erfordern einen hohen Schutz der betreffenden elektronischen Schaltkreise. Andererseits ist die hermetische Beschichtung einer Leiterplatte schwierig und erfordert eine aufwendige Überprüfung dieses Produktionsergebnisses. Ebenso ist der Schutz einer Leiterplatte gegen externe Einflüsse durch einen abgedichteten Gehäusedeckel nur bedingt sicher sowie relativ aufwendig und mit einem erhöhten Bauraumbedarf verbunden.Safety-relevant functions, such as those for controlling ABS (anti-lock braking system), ASR (traction control), ESP (electronic stability program), EBS (electronic brake control), ECAS (electronically controlled air suspension) and ESAC (electronic shock absorber control), require a high level of protection for the electronic systems in question circuits. On the other hand, the hermetic coating of a printed circuit board is difficult and requires a complex check of this production result. Likewise, the protection of a printed circuit board against external influences by means of a sealed housing cover is only conditionally reliable and relatively expensive and associated with an increased space requirement.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein elektronisches Steuergerät eines Fahrzeugs mit einer mehrlagigen Leiterplatte zur Steuerung mehrerer Funktionen, darunter mindestens einer sicherheitsrelevanten Funktion, vorzustellen, bei dem zumindest der Schaltkreis der sicherheitsrelevanten Funktion gegenüber den bekannten technischen Lösungen einfacher sowie kostengünstiger vor schädlichen externen Einflüssen geschützt ist.The present invention is therefore based on the object of presenting an electronic control unit for a vehicle with a multi-layer printed circuit board for controlling a number of functions, including at least one safety-related function, in which at least the circuit of the safety-related function is simpler and more cost-effective than the known technical solutions against harmful external influences is protected.

Diese Aufgabe ist durch ein elektronisches Steuergerät gelöst, welches die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.This object is achieved by an electronic control unit which has the features of claim 1. Advantageous developments are defined in the dependent claims.

Die Erfindung betrifft demnach ein elektronisches Steuergerät eines Fahrzeugs zur Steuerung mehrerer Funktionen, darunter mindestens einer sicherheitsrelevanten Funktion, wobei das Steuergerät mindestens eine mehrlagige Leiterplatte aufweist, wobei die wenigstens eine Leiterplatte aus schichtförmig übereinander angeordneten und miteinander verklebten oder verschmolzenen Leiterplatinen besteht, wobei die Leiterplatinen mit Leiterbahnen versehenen sind, und bei dem die wenigstens eine Leiterplatte mit aktiven und/oder passiven elektronischen Bauteilen bestückt ist.The invention therefore relates to an electronic control unit of a vehicle for controlling a number of functions, including at least one safety-relevant function, the control unit having at least one multi-layer printed circuit board, the at least one printed circuit board consisting of printed circuit boards arranged in layers one above the other and glued or fused to one another, the printed circuit boards having Are provided conductor tracks, and in which the at least one printed circuit board is equipped with active and / or passive electronic components.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist bei diesem Steuergerät vorgesehen, dass die Leiterbahnen mindestens eines Schaltkreises zur Steuerung der sicherheitsrelevanten Funktion auf innen innerhalb der Leiterplatte liegenden Leiterplatinen angeordnet sind, und dass die diesem mindestens einen Schaltkreis zugeordneten elektronischen Bauteile innerhalb der Leiterplatte zwischen innen liegenden Leiterplatinen eingebettet sind.In order to solve the task at hand, this control unit provides for the conductor tracks of at least one circuit for controlling the safety-related function to be arranged on printed circuit boards located on the inside of the printed circuit board, and for the electronic components assigned to this at least one circuit to be embedded within the printed circuit board between internal printed circuit boards are.

Durch die Anordnung der Leiterbahnen auf den innen liegenden Leiterplatinen und die Einbettung der elektronischen Bauteile innerhalb der Leiterplatte zwischen den innen liegenden Leiterplatinen ist der mindestens eine Schaltkreis zur Steuerung der sicherheitsrelevanten Funktion auf einfache und kostengünstige Weise vor einer mechanischen Beschädigung sowie dem Kontakt mit elektrisch leitfähigen oder korrosiven Flüssigkeiten geschützt.The arrangement of the conductor tracks on the internal printed circuit boards and the embedding of the electronic components within the printed circuit board between the internal printed circuit boards protects the at least one circuit for controlling the safety-related function from mechanical damage and contact with electrically conductive or protected from corrosive liquids.

Zur platzsparenden und optimal geschützten Anordnung sind die elektronischen Bauteile bevorzugt als SMD-Bauteile (SMD = surface mounted device) ausgebildet und auf mindestens einer der innen liegenden Leiterplatinen auf ihrer mit Leiterbahnen versehenen Innenseite angeordnet.For a space-saving and optimally protected arrangement, the electronic components are preferably in the form of SMD components (SMD=surface mounted device) and are arranged on at least one of the printed circuit boards located on the inside, which is provided with conductor tracks.

Weiter kann gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen sein, dass eine bestückungsseitig unmittelbar benachbart zu der mit den elektronischen Bauteilen bestückten Leiterplatine angeordnete weitere Leiterplatine Ausnehmungen aufweist, wobei diese Ausnehmungen derart ausgebildet und angeordnet sind, dass die elektronischen Bauteile berührungslos in diese hineinragen.Furthermore, according to an advantageous embodiment, it can be provided that a further printed circuit board arranged immediately adjacent to the printed circuit board equipped with the electronic components has recesses on the assembly side, these recesses being designed and arranged in such a way that the electronic components project into them without making contact.

Die Ausnehmungen in der unmittelbar benachbarten weiteren Leiterplatine können mit eingeschlossener Umgebungsluft gefüllt sein. Zur Vermeidung von temperaturabhängigen und au ßendruckabhängigen Druckschwankungen sowie zur Vermeidung einer dortigen Kondensation von Luftfeuchtigkeit können die genannten Ausnehmungen in der unmittelbar benachbarten weiteren Leiterplatine jedoch auch mit einem Gießharz oder mit einem anderen elektrisch isolierenden Material verfüllt sein.The recesses in the immediately adjacent additional printed circuit board can be filled with enclosed ambient air. However, to avoid temperature-dependent and external pressure-dependent pressure fluctuations and to avoid condensation of atmospheric moisture there, the mentioned recesses in the immediately adjacent additional printed circuit board can also be filled with a casting resin or with another electrically insulating material.

Außerdem kann vorgesehen sein, dass die Leiterbahnen des mindestens einen Schaltkreises zur Steuerung der sicherheitsrelevanten Funktion auf unmittelbar benachbarten Leiterplatinen angeordnet sind, und dass zumindest zwei auf den unmittelbar benachbarten Leiterplatinen angeordnete Leiterbahnen zum Schutz vor äußeren Einflüssen über eine sogenannte vergrabene Durchkontaktierung elektrisch miteinander verbunden sind.Provision can also be made for the conductor tracks of the at least one circuit for controlling the safety-relevant function to be arranged on immediately adjacent printed circuit boards, and for at least two conductor tracks arranged on the immediately adjacent printed circuit boards to be electrically connected to one another via a so-called buried through-connection to protect against external influences.

Der mindestens eine Schaltkreis zur Steuerung der sicherheitsrelevanten Funktion kann auch einen elektronischen Sicherheitsschalter aufweisen, mittels dem die Stromversorgung dieses Schaltkreises bei Auftreten einer Störung abschaltbar ist, sobald sich eine von dem Schaltkreis angesteuerte Vorrichtung in einem sicheren Zustand befindet. Durch die Anordnung des Sicherheitsschalters innerhalb der Leiterplatte kann dieser nicht ungewollt geschlossen werden, wie zum Beispiel bei einem Kurzschluss durch Kontakt mit einer elektrisch leitenden Flüssigkeit. Die betreffende Vorrichtung bleibt dadurch solange in dem sicheren Zustand, bis der Sicherheitsschalter aktiv, also gewollt geschlossen wird.The at least one circuit for controlling the safety-relevant function can also have an electronic safety switch, by means of which the power supply to this circuit can be switched off if a fault occurs, as soon as a device controlled by the circuit is in a safe state. Due to the arrangement of the safety switch within the printed circuit board, it cannot be switched off unintentionally be closed, such as in the event of a short circuit caused by contact with an electrically conductive liquid. As a result, the device in question remains in the safe state until the safety switch is active, ie is intentionally closed.

Zur weiteren Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung mit zwei Ausführungsbeispielen beigefügt. In dieser zeigt

  • 1 eine erste Ausführungsform einer Leiterplatte in einem elektronischen Steuergerät in einer schematischen Schnittansicht, und
  • 2 eine zweite Ausführungsform einer Leiterplatte in einem elektronischen Steuergerät, ebenfalls in einer schematischen Schnittansicht.
To further clarify the invention, the description is accompanied by a drawing with two exemplary embodiments. In this shows
  • 1 a first embodiment of a circuit board in an electronic control unit in a schematic sectional view, and
  • 2 a second embodiment of a circuit board in an electronic control unit, also in a schematic sectional view.

Demnach zeigt 1 in einer schematischen Schnittansicht ein Steuergerät 1 mit einer Leiterplatte 2 gemäß einer ersten Ausführungsform, welches die Merkmale der Erfindung aufweist. Die Leiterplatte 2 ist mehrlagig ausgebildet. Sie weist insgesamt fünf Leiterplatinen 4, 8, 12, 16, 20 auf, welche jeweils aus einem ausgehärteten faserverstärkten Phenolharz oder Epoxidharz bestehen und schichtförmig übereinander angeordnet sowie miteinander verschmolzen sind.Accordingly shows 1 in a schematic sectional view, a control unit 1 with a circuit board 2 according to a first embodiment, which has the features of the invention. The circuit board 2 is multi-layered. It has a total of five printed circuit boards 4, 8, 12, 16, 20, each of which consists of a cured, fiber-reinforced phenolic resin or epoxy resin and is arranged in layers one above the other and fused to one another.

Die erste, obere Leiterplatine 4 ist auf ihrer Außenseite mit vier Leiterbahnen 6a, 6b, 6c, 6d versehen. Die hierzu unmittelbar benachbarte, darunter angeordnete zweite Leiterplatine 8 weist auf ihrer Außenseite ebenfalls vier Leiterbahnen 10a, 10b, 10c, 10d auf. Die unterste, dritte Leiterplatine 12 weist auf ihrer Außenseite drei Leiterbahnen 14a, 14b, 14c auf. Die hierzu unmittelbar benachbarte, darüber liegende vierte Leiterplatine 16 trägt auf ihrer Innenseite vier Leiterbahnen 18a, 18b, 18c, 18d. Die zwischen den beiden innen liegenden Leiterplatinen 8, 16 angeordnete mittlere beziehungsweise fünfte Leiterplatine 20 weist zumindest in dem in 1 abgebildeten Abschnitt keine Leiterbahn auf.The first, upper circuit board 4 is provided on its outside with four conductor tracks 6a, 6b, 6c, 6d. The second circuit board 8, which is immediately adjacent to this and is arranged underneath, also has four conductor tracks 10a, 10b, 10c, 10d on its outside. The bottom, third printed circuit board 12 has three conductor tracks 14a, 14b, 14c on its outside. The fourth printed circuit board 16, which is immediately adjacent to this and lies above it, has four conductor tracks 18a, 18b, 18c, 18d on its inside. The middle or fifth circuit board 20 arranged between the two inner circuit boards 8, 16 has at least in 1 section shown does not have a conductor track.

Die beiden Leiterbahnen 10a, 18a der beiden innen liegenden Leiterplatinen 8, 16 sind über eine vergrabene Durchkontaktierung 22 und somit von außen unerreichbar elektrisch miteinander verbunden. Dagegen sind die Leiterbahnen 6d, 10d, 14c, 18d der beiden äußeren Leiterplatinen 4, 8 sowie innen liegenden Leiterplatinen 4, 8, 12, 16 über eine offene Durchkontaktierung 24 und damit von außen erreichbar elektrisch miteinander verbunden.The two conductor tracks 10a, 18a of the two inner printed circuit boards 8, 16 are electrically connected to one another via a buried via plating 22 and are therefore inaccessible from the outside. In contrast, the conductor tracks 6d, 10d, 14c, 18d of the two outer printed circuit boards 4, 8 and inner printed circuit boards 4, 8, 12, 16 are electrically connected to one another via an open via 24 and are therefore accessible from the outside.

Auf der mit den Leiterbahnen 18a, 18b, 18c, 18d versehenen Innenseite der unten sowie innen liegenden vierten Leiterplatine 16 sind zwei als SMD-Bauteile ausgebildete elektronische Bauteile 26, 28 angeordnet. Das erste elektronische Bauteil 26 ist über Lötverbindungen mit den beiden Leiterbahnen 18a, 18b der unten und innen liegenden vierten Leiterplatine 16 elektrisch verbunden. Das zweite elektronische Bauteil 28 ist über Lötverbindungen mit den beiden anderen Leiterbahnen 18c, 18d dieser unten und innen liegenden vierten Leiterplatine 16 elektrisch verbunden.Two electronic components 26, 28 designed as SMD components are arranged on the inside of the fourth printed circuit board 16, which is provided with the conductor tracks 18a, 18b, 18c, 18d. The first electronic component 26 is electrically connected via soldered connections to the two conductor tracks 18a, 18b of the fourth printed circuit board 16 lying below and on the inside. The second electronic component 28 is electrically connected via soldered connections to the other two conductor tracks 18c, 18d of this fourth printed circuit board 16 lying below and on the inside.

Die mittlere, fünfte Leiterplatine 20 weist zwei Ausnehmungen 30, 32 auf, die derart ausgebildet und angeordnet sind, dass die beiden erwähnten elektronischen Bauteile 26, 28 berührungslos in diese hineinragen. In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der Leiterplatte 2 sind die beiden Ausnehmungen 30, 32 der mittleren, fünften Leiterplatine 20 mit eingeschlossener Umgebungsluft gefüllt. Die beiden Ausnehmungen 30, 32 können alternativ dazu während des schichtweisen Aufbaues der Leiterplatte 2 mit dem verwendeten Kunstharz verfüllt worden sein.The middle, fifth printed circuit board 20 has two recesses 30, 32 which are designed and arranged in such a way that the two electronic components 26, 28 mentioned project into them without making contact. in the in 1 illustrated embodiment of the circuit board 2, the two recesses 30, 32 of the middle, fifth printed circuit board 20 are filled with enclosed ambient air. Alternatively, the two recesses 30, 32 can have been filled with the synthetic resin used during the layered construction of the printed circuit board 2.

Zumindest die Leiterbahnen 10a, 18a - 18d der innen liegenden zweiten und vierten Leiterplatine 8, 16 sowie die elektronischen Bauteile 26, 28 bilden einen Schaltkreis zu Steuerung einer sicherheitsrelevanten Funktion eines Fahrzeugs, wie beispielsweise ABS (Antiblockiersystem), ASR (Antriebsschlupfregelung), ESP (Elektronisches Stabilitätsprogramm), EBS (Elektronische Bremssteuerung), ECAS (Elektronisch gesteuerte Luftfederung), ESAC (Elektronische Stoßdämpfersteuerung). Durch die Anordnung der Leiterbahnen 10a, 18a - 18d auf den innen liegenden Leiterplatinen 8, 16 sowie die Einbettung der elektronischen Bauteile 26, 28 innerhalb der Leiterplatte 2 zwischen den innen liegenden Leiterplatinen 8, 16 ist der Schaltkreis zur Steuerung der sicherheitsrelevanten Funktion auf einfache und kostengünstige Weise vor einer mechanischen Beschädigung sowie dem Kontakt mit elektrisch leitfähigen oder korrosiven Flüssigkeiten geschützt.At least the conductor tracks 10a, 18a - 18d of the inner second and fourth printed circuit board 8, 16 and the electronic components 26, 28 form a circuit for controlling a safety-related function of a vehicle, such as ABS (anti-lock braking system), ASR (traction control), ESP ( Electronic Stability Program), EBS (Electronic Brake Control), ECAS (Electronic Air Suspension Control), ESAC (Electronic Shock Absorber Control). Due to the arrangement of the conductor tracks 10a, 18a - 18d on the internal printed circuit boards 8, 16 and the embedding of the electronic components 26, 28 within the printed circuit board 2 between the internal printed circuit boards 8, 16, the circuit for controlling the safety-related function is simple and protected against mechanical damage and contact with electrically conductive or corrosive liquids in a cost-effective manner.

Das in 2 abgebildete Steuergerät 1' mit der dortigen Leiterplatte 2' unterscheidet sich von dem in 1 dargestellten Steuergerät 1 nur dadurch, dass die Ausnehmungen 30, 32 in der mittleren Leiterplatine 20 nach Abschluss des schichtweisen Aufbaus der Leiterplatte 2' sowie dem Aushärten derselben mit einem Gießharz 42 verfüllt worden sind. Um dies zu ermöglichen ist in den oberen beiden Leiterplatinen 4, 8 jeweils eine Einfüllbohrung 34, 38 sowie jeweils eine Entlüftungsbohrung 36, 40 angeordnet, welche in die Ausnehmungen 30, 32 führen, und über welche jeweils das Gießharz 42 eingefüllt werden kann und die dort befindliche Luft entweichen kann. Durch die Verfüllung mit dem Gießharz 42 werden temperaturanhängige und außendruckabhängige Druckschwankungen sowie die Kondensation von Luftfeuchtigkeit in den beiden Ausnehmungen 30, 32 vermieden.This in 2 The illustrated control unit 1' with the circuit board 2' there differs from that in 1 Control unit 1 shown only in that the recesses 30, 32 in the central printed circuit board 20 have been filled with a casting resin 42 after the layered structure of the printed circuit board 2' has been completed and the same has cured. In order to make this possible, a filling hole 34, 38 and a ventilation hole 36, 40 are arranged in the upper two printed circuit boards 4, 8, which lead into the recesses 30, 32, and via which the casting resin 42 can be filled in and there air present can escape. By filling with the casting resin 42 temperature-dependent and external pressure-dependent pressure fluctuations and the condensation of humidity in the two recesses 30, 32 are avoided.

BezugszeichenlisteReference List

11
Elektronisches Steuergerät (erste Ausführungsform)Electronic Control Unit (First Embodiment)
1'1'
Elektronisches Steuergerät (zweite Ausführungsform)Electronic Control Unit (Second Embodiment)
2, 2'2, 2'
Leiterplattecircuit board
44
Erste LeiterplatineFirst circuit board
6a - 6d6a - 6d
Leiterbahnen an der Leiterplatine 4Conductor tracks on the printed circuit board 4
88th
Zweite LeiterplatineSecond circuit board
10a - 10d10a - 10d
Leiterbahnen an der Leiterplatine 8Conductor tracks on the printed circuit board 8
1212
Dritte LeiterplatineThird circuit board
14a - 14c14a - 14c
Leiterbahnen an der Leiterplatine 12Conductor tracks on the printed circuit board 12
1616
Vierte LeiterplatineFourth circuit board
18a - 18d18a - 18d
Leiterbahnen an der Leiterplatine 16Conductor tracks on the printed circuit board 16
2020
Fünfte (mittlere) LeiterplatineFifth (middle) circuit board
2222
Vergrabene DurchkontaktierungBuried Via
2424
Offene DurchkontaktierungOpen via
2626
Erstes elektronisches BauteilFirst electronic component
2828
Zweites elektronisches BauteilSecond electronic component
3030
Erste AusnehmungFirst recess
3232
Zweite AusnehmungSecond recess
3434
Erste EinfüllbohrungFirst filling hole
3636
Erste EntlüftungsbohrungFirst vent hole
3838
Zweite EinfüllbohrungSecond filling hole
4040
Zweite EntlüftungsbohrungSecond vent hole
4242
Gießharzcasting resin

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

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  • DE 102007032535 B4 [0005]DE 102007032535 B4 [0005]

Claims (7)

Elektronisches Steuergerät (1, 1') eines Fahrzeugs zur Steuerung mehrerer Funktionen, darunter mindestens einer sicherheitsrelevanten Funktion, wobei das Steuergerät (1, 1') mindestens eine mehrlagige Leiterplatte (2, 2') aufweist, wobei die wenigstens eine Leiterplatte (2, 2') aus schichtförmig übereinander angeordneten und miteinander verklebten oder verschmolzenen Leiterplatinen (4, 8, 12, 16, 20) besteht, wobei die Leiterplatinen (4, 8, 12, 16, 20) mit Leiterbahnen (6a, 6b, 6c, 6d; 10a, 10b, 10c, 10d; 14a, 14b, 14c; 18a, 18b, 18c, 18d) versehenen sind, und bei dem die wenigstens eine Leiterplatte (2, 2') mit aktiven und/oder passiven elektronischen Bauteilen (26, 28) bestückt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnen (10a, 18a - 18d) mindestens eines Schaltkreises zur Steuerung der sicherheitsrelevanten Funktion auf innen innerhalb der Leiterplatte (2, 2') liegenden Leiterplatinen (8, 16) angeordnet sind, und dass die diesem mindestens einen Schaltkreis zugeordneten elektronischen Bauteile (26, 28) innerhalb der Leiterplatte (2, 2') zwischen innen liegenden Leiterplatinen (8, 16) eingebettet sind.Electronic control device (1, 1') of a vehicle for controlling a number of functions, including at least one safety-related function, the control device (1, 1') having at least one multi-layer printed circuit board (2, 2'), the at least one printed circuit board (2, 2') consists of circuit boards (4, 8, 12, 16, 20) arranged in layers one above the other and glued or fused to one another, the circuit boards (4, 8, 12, 16, 20) being provided with conductor tracks (6a, 6b, 6c, 6d ; 10a, 10b, 10c, 10d; 14a, 14b, 14c; 18a, 18b, 18c, 18d) and in which the at least one printed circuit board (2, 2') is provided with active and/or passive electronic components (26, 28) is equipped, characterized in that the conductor tracks (10a, 18a - 18d) of at least one circuit for controlling the safety-relevant function are arranged on printed circuit boards (8, 16) inside the printed circuit board (2, 2'), and that the this at least one circuit associated elec ronical components (26, 28) are embedded within the printed circuit board (2, 2') between inner printed circuit boards (8, 16). Elektronisches Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronischen Bauteile (26, 28) als SMD-Bauteile ausgebildet sind, und dass diese Bauteile (26, 28) auf mindestens einer der innen liegenden Leiterplatinen (8, 16) auf ihrer mit Leiterbahnen (18a - 18d) versehenen Innenseite angeordnet sind.electronic control unit claim 1 , characterized in that the electronic components (26, 28) are designed as SMD components, and that these components (26, 28) on at least one of the internal printed circuit boards (8, 16) on their conductor tracks (18a - 18d) provided inside are arranged. Elektronisches Steuergerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine bestückungsseitig unmittelbar benachbart zu der mit den elektronischen Bauteilen (26, 28) bestückten Leiterplatine (16) angeordnete weitere Leiterplatine (20) Ausnehmungen (30, 32) aufweist, wobei diese Ausnehmungen (30, 32) derart ausgebildet und angeordnet sind, dass die elektronischen Bauteile (26, 28) berührungslos in diese hineinragen.electronic control unit claim 1 or 2 , characterized in that a further printed circuit board (20) arranged immediately adjacent to the printed circuit board (16) fitted with the electronic components (26, 28) on the assembly side has recesses (30, 32), these recesses (30, 32) being designed and are arranged in such a way that the electronic components (26, 28) protrude into them without touching them. Elektronisches Steuergerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (30, 32) in der benachbarten weiteren Leiterplatine (20) mit eingeschlossener Umgebungsluft gefüllt sind.electronic control unit claim 3 , characterized in that the recesses (30, 32) in the adjacent further printed circuit board (20) are filled with enclosed ambient air. Elektronisches Steuergerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (30, 32) in der benachbarten weiteren Leiterplatine (20) mit einem Gießharz (42) oder mit einem anderen elektrisch isolierenden Material verfüllt sind.electronic control unit claim 3 , characterized in that the recesses (30, 32) in the adjacent further printed circuit board (20) are filled with a casting resin (42) or with another electrically insulating material. Elektronisches Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnen (10a, 18a - 18d) des mindestens einen Schaltkreises zur Steuerung der sicherheitsrelevanten Funktion auf unmittelbar benachbarten Leiterplatinen (8, 16) angeordnet sind, und dass zumindest zwei auf den unmittelbar benachbarten Leiterplatinen (8, 16) angeordnete Leiterbahnen (10a, 18a) über eine vergrabene Durchkontaktierung (22) elektrisch miteinander verbunden sind.Electronic control unit according to one of Claims 1 until 5 , characterized in that the conductor tracks (10a, 18a - 18d) of the at least one circuit for controlling the safety-relevant function are arranged on immediately adjacent printed circuit boards (8, 16), and in that at least two are arranged on the immediately adjacent printed circuit boards (8, 16). Conductor tracks (10a, 18a) are electrically connected to one another via a buried via (22). Elektronisches Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Schaltkreis zur Steuerung der sicherheitsrelevanten Funktion einen elektronischen Sicherheitsschalter umfasst, über den die Stromversorgung des Schaltkreises bei Auftreten einer Störung abschaltbar ist, sobald sich eine von dem Schaltkreis angesteuerte Vorrichtung in einem sicheren Zustand befindet.Electronic control unit according to one of Claims 1 until 6 , characterized in that the at least one circuit for controlling the safety-related function comprises an electronic safety switch via which the power supply to the circuit can be switched off when a fault occurs as soon as a device controlled by the circuit is in a safe state.
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