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Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektronische Baugruppe mit einem verbesserten Sicherungskonzept. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine elektronische Baugruppe, welche zumindest teilweise in einem Verkapselungsmaterial verkapselt ist, und welche auf sichere und effektive Weise das Auslösen einer Sicherung ermöglicht.
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Es ist bekannt, dass bei elektronischen Baugruppen oftmals Sicherungen eingesetzt werden, welche insbesondere bei einer vordefinierten Temperatur auslösen, um so die Schaltung beziehungsweise einzelne Bauelemente derselben vor zu hohen Strömen zu schützen.
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Als Sicherheitsabschaltmaßnahme in elektronischen Steuergeräten, beispielsweise, werden neben anderen Möglichkeiten, wie etwa einer sogenannten „Thermofuse“ oder Mehrschicht-Keramikkondensatoren mit Softterminierung vor allem auch als „Tracefuses“ bezeichnete Leiterplattensicherungen standardmäßig auf der Leiterplattenoberseite eingesetzt, um einen Brandfall zu verhindern. Durch Aufbringen von Lot wird bei einem Fehlstrom der Leiterzug durch Diffusion mit diesem durchbrennen und ein Auslösen der Sicherung erfolgt bei ca. 300°C, anstatt bei dem Kupferschmelzpunkt von ca. 1083°C. Derartige Sicherungen sind erprobt und in hohen Stückzahlen im Feld eingesetzt. Aufgrund der Realisierung auf der Leiterplatte sind diese kosteneffizient und im nahezu gesamten Leiterplattenlieferantenportfolio erhältlich.
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Allerdings sind derartige Sicherungen grundsätzlich nur einsetzbar bei Schaltungsanordnungen ohne Verkapselung beziehungsweise Ummoldung. Durch die Verkapselung beziehungsweise durch den Overmoldprozess ist die Funktion derartiger Sicherungen nicht mehr gewährleistet, da eine mechanische Bewegung des auslösenden Bereichs der Sicherung durch das vorhandene Verkapselungsmaterial, auch als Moldmaterial bezeichnet, blockiert ist. Andere bekannte Lösungen für Sicherungen sind meist wenig kosteneffizient und können gegebenenfalls Zusatzprozesse in der Produktion auslösen.
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Die
DE 10 2015 217 576 A1 , die
EP 3 381 246 B1 und die
DE 10 2018 215 711 A1 beschreiben jeweils elektronische Bauteile, die auf einer Leiterplatte angeordnet sind, wobei die Bauteile von einem Gehäusedeckel abgedeckt sind und der Gehäusedeckel zumindest abschnittsweise umspritzt ist.
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Aus dem Stand der Technik bekannte Lösungen können daher noch weiter verbessert werden, insbesondere hinsichtlich einer kosteneffizienten und einfachen Anwendung einer Leiterplattensicherung in verkapselten Schaltungsanordnungen, wobei die Leiterplattensicherung ferner sicher auslösen können soll.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, mit dessen Hilfe eine kosteneffiziente und einfache Anwendung einer Leiterplattensicherung in verkapselten Schaltungsanordnungen ermöglicht wird, und wobei die Leiterplattensicherung ferner ein sicheres Auslöseverhalten aufweist.
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Die Lösung der vorliegenden Erfindung erfolgt durch eine elektronische Baugruppe mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die Lösung der vorliegenden Erfindung erfolgt durch eine elektronische Komponente mit den Merkmalen des Anspruchs 8. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, in der Beschreibung oder den Figuren beschrieben, wobei weitere in den Unteransprüchen oder in der Beschreibung oder den Figuren beschriebene oder gezeigte Merkmale einzeln oder in einer beliebigen Kombination einen Gegenstand der Erfindung darstellen können, wenn sich aus dem Kontext nicht eindeutig das Gegenteil ergibt.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine elektronische Baugruppe, aufweisend eine Leiterplatte, auf welcher eine elektrische Schaltung mit wenigstens einem elektrischen Bauelement und mit elektrischen Leitern angeordnet ist, wobei die elektrische Baugruppe in einem der Leiter wenigstens eine Sicherung aufweist, und wobei die elektrische Schaltung zumindest zum Teil durch ein Verkapselungsmaterial verkapselt ist, wobei die elektronische Baugruppe eine Einhausung aufweist, die beabstandet von der Sicherung verläuft und die Sicherung gegen einen unmittelbaren Kontakt mit dem Verkapselungsmaterial schützt, und wobei die Einhausung benachbart zu der Sicherung ein freies Auslösevolumen für die Sicherung definiert.
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Eine derartige elektronische Baugruppe kann gegenüber den Lösungen aus dem Stand der Technik deutliche Vorteile aufweisen, insbesondere hinsichtlich einer einfachen und kosteneffizienten Ausgestaltung einer Sicherung bei einer in einem Verkapselungsmaterial verkapselten Schaltung, wobei die Sicherung ferner sicher und verlässlich auslösen kann.
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Beschrieben wird somit eine elektronische Baugruppe. Eine derartige Baugruppe kann grundsätzlich Verwendung finden in verschiedensten elektrischen Komponenten, welche eine zumindest teilweise verkapselte Schaltung und eine Sicherung aufweisen, die der Sicherung der Schaltung vor einem zu hohen Strom dient. Beispielhaft aber in keiner Weise beschränkend seien hier elektrische Steuergeräte genannt, welche meist zur Überstromsicherung eine Sicherung und ferner eine Verkapselung aufweisen.
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Die elektronische Baugruppe wie hier beschrieben umfasst eine Leiterplatte, auf welcher eine elektrische Schaltung mit wenigstens einem elektrischen Bauelement, insbesondere einer Mehrzahl an elektrischen Bauelementen, und mit elektrischen Leitern angeordnet ist. Eine derartige Anordnung kann grundsätzlich ausgestaltet sein, wie dies dem Fachmann grundsätzlich bekannt ist. Insbesondere kann die Leiterplatte aus einem an sich bekannten Material, insbesondere einem elektrisch isolierenden Kunststoff, wie etwa einem faserverstärkten Harz, ausgestaltet sein und kann das elektrische Bauelement beziehungsweise können die elektrischen Bauelemente ebenfalls anwendungsbezogen in an sich bekannter Weise ausgewählt und kombiniert werden. Zur elektrischen Kontaktierung und Verschaltung sind elektrische Leiter vorgesehen, wie insbesondere Leiterbahnen, die etwa auf die Leiterplatte gedruckt sein können.
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Die elektrische Schaltung ist zumindest zum Teil, beispielsweise vollständig, durch ein Verkapselungsmaterial verkapselt. Eine derartige auch als „Overmold“ bezeichnete Verkapselung kann die Schaltung vorteilhaft vor äußeren Einflüssen, wie etwa mechanischen Einflüssen oder auch vor dem Einfluss von Medien, wie etwa Wasser oder korrodierenden Gasen, Ölen, wie etwa Getriebeölen, beispielsweise in Automotive-Anwendungen oder auch Öldämpfen schützen. Die Verkapselung kann beispielsweise aus einem thermoplastischen oder duroplastischen Kunststoff, etwa einem Epoxidharz, ausgestaltet sein und/oder ferner insbesondere nach einem Aufbringen ausgehärtet werden.
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Es ist ferner bekannt, dass durch Beschädigungen oder andere Störfälle gegebenenfalls zu hohe Ströme durch die Leiter, wie insbesondere durch die Leiterbahnen, fließen können. Derartige zu hohe Ströme können dazu führen, dass die Schaltung beschädigt wird und ferner, dass durch die so entstehende Hitze Brände entstehen, welche die gesamte elektronische Baugruppe beschädigen oder zerstören können und auch eine Gefahr für die Umgebung darstellen können.
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Um hohe Ströme zu unterbinden und die mit derartigen Fehlerströmen einhergehenden Gefahren zu minimieren weist die elektrische Baugruppe in einem Leiter, insbesondere in einer Leiterbahn, wenigstens eine Sicherung, wie beispielsweise eine thermische Sicherung, auf. Unter einer thermischen Sicherung soll insbesondere eine solche verstanden werden, welche den Stromfluss getriggert durch eine zu große durch den Fehlerstrom hervorgerufene Hitze, unterbricht und die elektronische Baugruppe so schützt. In anderen Worten löst die Sicherung bei einem definierten Auslösestrom beziehungsweise durch die hiermit einhergehende Hitzeentwicklung aus und trennt den elektrischen Leiter, in dem sie angeordnet ist. Das Auslöseverhalten beziehungsweise die Auslöseparameter können etwa durch die Leiterbreite und/oder Leitergeometrie bestimmt werden.
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Bei derartigen Sicherungen, die auch als Leiterplattensicherung oder „Tracefuses“ bezeichnet werden, kann das Auslösen und damit das Unterbrechen des Stroms wie nachfolgend beschrieben ablaufen. Derartige Sicherungen sind beispielsweise in
EP 2 168 410 B1 beschrieben.
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Wenn der Stromfluss steigt wird die Leiterbahnsicherung erwärmt. Die Erwärmung führt zur Ausdehnung des Materials, wie etwa des Kupfers, der Sicherung an ihrer Auslösestelle. Dies resultiert meist in einer wärmebasierten Längenausdehnung, welche durch eine Verformung der Auslösestelle kompensiert werden muss. Steigt der Stromfluss weiter, führt die folgende Längenausdehnung zum Ausweichen des Sicherungsmaterials in Richtung des geringsten Widerstandes. Das Material hebt sich somit von der Leiterplatte ab. Durch das Abheben geht die Kühlung zum Substrat bzw. zur Leiterplatte verloren. Das Material erwärmt sich jetzt noch stärker lokal. Unterstützt wird dies durch den positiven thermischen Widerstandskoeffizienten des Leiters, etwa von Kupfer. Es bildet sich ein Hotspot, der die Leiterbahnsicherung durchschmelzen lässt.
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Da die Schaltung und dabei insbesondere auch die Sicherung wie vorstehend beschrieben durch ein Verkapselungsmaterial verkapselt ist, lässt sich eine derartige Sicherung gemäß dem Stand der Technik somit nicht verwenden, da das Verkapselungsmaterial hart ist und die Sicherung sich somit nicht verformen kann, beziehungsweise da eine Bewegung des Leiterzuges durch das Verkapselungsmaterial blockiert wird. Eine sichere und verlässliche Trennung ist dadurch bei den Lösungen des Stands der Technik nicht möglich. Dadurch kann es im Stand der Technik bei Tracefuses in Kombination mit einer Verkapselung zu einer Karbonisierung kommen, wodurch die Leitfähigkeit wieder ansteigen kann.
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Um dennoch eine Kombination einer vorbeschriebenen vorteilhaften Sicherung gemeinsam mit dem Vorsehen eines Verkapselungsmaterials bei einer sicheren Trennung des Leiters zu ermöglichen ist es bei der hier beschriebenen elektronischen Baugruppe vorgesehen, dass die elektronische Baugruppe eine Einhausung aufweist, die beabstandet von der Sicherung verläuft und die Sicherung gegen einen unmittelbaren Kontakt mit Verkapselungsmaterial schützt, und wobei die Einhausung benachbart zu der Sicherung ein freies Auslösevolumen für die Sicherung definiert.
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Die Einhausung ist somit vorgesehen, um die Sicherung und dabei insbesondere den Auslösebereich derselben, einzuhausen, um so einen direkten Kontakt mit dem Verkapselungsmaterial zu verhindern. Nach einer Verkapselung liegt somit benachbart zu dem Auslösebereich der Sicherung ein ausreichendes Auslösevolumen vor, welches eben durch die Einhausung, gegebenenfalls gemeinsam mit der Sicherung und etwa der Leiterplatte oder anderen Bauteilen, definiert wird.
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Die Einhausung kann als Käfig beziehungsweise Gehäuse für die Sicherung dienen und so das Auslösevolumen definieren. Das Auslösevolumen ist dabei ein freies Auslösevolumen, was bedeutet, dass dieses kein Verkapselungsmaterial aufweist, sondern eben einen freien Raum, in welchem sich die Sicherung bei einem Auslösen bewegen kann.
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Diese Ausgestaltung erlaubt, dass trotz des Vorsehens eines Verkapselungsmaterials benachbart zu der Sicherung und insbesondere benachbart zu dem Auslösebereich der Sicherung, ein Volumen bestehen bleibt, in welches die Sicherung sich verformen kann, wodurch im Gegensatz zu den Lösungen aus dem Stand der Technik ein sicheres Auslösen der Sicherung ermöglicht werden kann. Durch die vorliegende Erfindung kann somit eine vollfunktionsfähige Sicherheitseinrichtung für elektronische Baugruppen, wie etwa für Steuergeräte, mit Overmold-Technologie sichergestellt werden, so dass die Gewährleistung der Funktionalität im gemoldeten Zustand auch über lange Sicht sichergestellt werden kann.
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Dadurch, dass auch bei der Ausgestaltung mit Overmold-Technologie auf derartig vergleichsweise einfache Sicherungen zurückgegriffen werden kann, kann auf kosteneffiziente Weise eine hohe Sicherheit ermöglicht werden. Diese Sicherheit wird bedingt durch die Verkapselung sowohl gegen äußere Einflüsse als auch wegen der zu verwendenden Sicherung gegen zu hohe Fehlerströme. Dabei kann eine Kostenreduzierung insbesondere durch eine Prozesseinsparung durch den einfachen technischen Aufbau ermöglicht werden. Denn die Bestückung mit einer Einhausung kann bevorzugt unter Verwendung ohnehin verwendeter Prozesse, wie etwa mit einem üblichen Reflow-Lötprozess erfolgen. Insbesondere ergeben sich kosteneffiziente Lösungen gegenüber konventionellen Sicherheitseinrichtungen und es können herkömmliche und bekannte Technologien verwendet werden.
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Zusammenfassend kann somit trotz des Vorsehens der Overmold-Technologie sichergestellt werden, dass oberhalb der als Tracefuse ausgestalteten Sicherung ausreichend Raum ist, dass die Sicherung im Fehlerfall auch sicher auslöst und eine Karbonisierung, welche zu einer Leitfähigkeitssteigerung führen kann, verhindert werden kann. Der Hauptaspekt für ein Nichtfunktionieren der herkömmlichen Leiterplattensicherung gemäß dem Stand der Technik bei Lösungen mit Verkapselung kann somit überwunden werden.
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Bevorzugt kann die Einhausung eine Abdeckplatte aufweisen, welche die Sicherung gegen das Verkapselungsmaterial abdeckt. Diese Ausgestaltung kann ohne großen prozesstechnischen Aufwand realisiert werden und gleichermaßen besonders sicher vor einem Kontakt mit dem Verkapselungsmaterial schützen. Dazu kann die Abdeckplatte bevorzugt dicht an der Leiterplatte angebracht werden, um ein Einfließen des Verkapselungsmaterials beim Prozessschritt des Verkapselns in den Bereich zwischen Abdeckelement und Sicherung beziehungsweise insbesondere dem Auslösebereich der Sicherung zu verhindern.
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Die genaue Ausgestaltung der Abdeckplatte ist dabei grundsätzlich frei wählbar und kann insbesondere in Abhängigkeit der gewünschten Anforderungen und des grundsätzlichen Aufbaus der elektronischen Baugruppe gewählt werden. Insbesondere sollte sichergestellt werden, dass die Abdeckplatte gegebenenfalls durch eigene Fixieransätze oder andere Mittel das Auslösevolumen verschließend an der Leiterplatte fixierbar ist, etwa unter Verwendung von Lötstellen.
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Vorteilhaft ist es jedenfalls, wenn das Abdeckelement eine ausreichende Stabilität aufweist, dass dieses bei der Verkapselung stabil bleibt und somit die Gefahr einer Beschädigung und Deformation ausgeschlossen oder zumindest ausreichend gering sein kann.
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Beispielsweise kann die Einhausung eine Leiterplatte umfassen. Prozesstechnisch kann diese Ausgestaltung besonders einfach realisiert werden, indem eine zweite Leiterplatte über der Sicherung aufgebracht wird. Dies kann beispielsweise mittels Lötverfahren geschehen oder auch alternative Verbindungstechnologien, welche die auftretenden Kräfte des Moldprozesses standhält. Dabei kann auf weitere Prozesse, wie etwa eine Tiefenfräsung in die Leiterplatte, um die Dichtheit des Abdeckelementes zu gewährleisten, verzichtet werden, da die Lotstelle des Elementes diese Aufgabe übernimmt und das Auslösevolumen nach außen abdichten kann.
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Somit wird einerseits der Platz oberhalb der Sicherung als Auslösevolumen zur Verfügung gestellt und andererseits keine zusätzlichen Lötprozesse benötigt, da die Lötung der zweiten Leiterplatte mit der Standardbestückung der unteren beziehungsweise ersten Leiterplatte erfolgen kann. Dadurch ergeben sich weitere Kostenvorteile. Diese können dadurch verstärkt werden, dass die Verwendung von grundsätzlich als Ausschuss vorliegenden Leiterplatten möglich ist. Dabei kann es vorteilhaft sein, wenn als Leiterplatte das reine Leiterplattenmaterial, also etwa ein Kunststoff ohne Bestückung mit Leitern oder Bauelementen verwendet wird.
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Durch ein gezieltes Design des Abdeckleiterplatte, wie etwa die Einteilung der Lötflächen in kleinere Segmente, kann somit auch ein Verwölben des Elementes während des Moldprozesses beziehungswiese während der Verkapselung verhindert werden. Denn derartige Segmente können beispielsweise Versteifungsrippen einbringen, welche die Stabilität erhöhen können.
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Weiterhin kann es bevorzugt sein, dass die Einhausung ein oberflächenmontiertes Bauelement umfasst. In dieser Ausgestaltung kann somit über der Sicherung ein oberflächenmontiertes Bauelement, auch bezeichnet als SMT („surface mount technology“) als Abdeckelement, beispielsweise als Abdeckplatte, angeordnet werden, welches die Einhausung zumindest zum Teil ausbildet. Dadurch wird einerseits der Platz oberhalb der Sicherung zur Verfügung gestellt, um das gewünschte Auslösen auch durch eine Verformung der Sicherung sicherzustellen. Andererseits werden auch bei dieser Ausgestaltung keine zusätzlichen Lötprozesse benötigt, da, vergleichbar zu der Verwendung einer Leiterplatte als Abdeckelement, eine Lötung des Abdeckelementes mit der Standardbestückung der Leiterplatte erfolgt. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine hochintegrierte elektronische Baugruppe, welche besonders bevorzugte Leistungsdaten aufweisen kann.
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Weiter bevorzugt kann die Einhausung, wie insbesondere die Abdeckplatte, Verstärkungsstrukturen aufweisen. Die Art der Verstärkungsstrukturen kann grundsätzlich frei wählbar sein, insoweit eine mechanische Verstärkung erzielt wird. Beispielsweise können Verstärkungsrippen vorgesehen sein, wie vorstehend im Hinblick auf die Segmentierung bereits erwähnt. In dieser Ausgestaltung kann insbesondere der Vorteil erreicht werden, wonach die Einhausung dem Druck, der während des Overmoldprozesses beziehungsweise während der Verkapselung auftritt, besser standzuhalten. Beschädigungen und Verformungen können so vermieden oder zumindest deutlich reduziert werden, Ausschuss kann ebenfalls minimiert werden und die Langzeitstabilität verbessert werden.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Abstand zwischen der Sicherung und der Einhausung in einem Bereich von wenigstens 100 µm liegt. Somit liegt der Abstand zwischen dem Auslösebereich, also dem zerstörend auslösenden Bereich der Sicherung, und der Einhausung, wie etwa der Abdeckplatte, in einem Bereich von wenigstens 100 µm. Ferner ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Abstände in einem Bereich liegen von ≥ 100µm bis ≤ 1000µm. Denkbar ist, dass die Abstände in einem Bereich von ≥ 250µm bis ≤ 700µm liegen. Dadurch kann es ermöglicht werden, dass eine Auslösung der Sicherung besonders effektiv sichergestellt wird, da das Auslösevolumen beziehungsweise der Abstand zwischen Sicherung und Schutzstruktur ausreichend groß gewählt wird.
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Zur Einstellung des gewünschten Abstands kann es vorgesehen sein, dass zwischen der die Sicherung tragenden Leiterplatte und der Einhausung wenigstens ein Abstandshalter vorgesehen ist. Durch das Vorsehen eines oder mehrere Abstandshalter kann der Abstand zwischen der Sicherung und der Einhausung in definierter Weise angepasst werden. Beispielsweise können Abstandsbleche verwendet werden. Dadurch können beispielsweise Standard-Bauteile verwendet werden, wobei dann eine an das gewünschte Anwendungsgebiet angepasste Sicherung mit einem entsprechenden Abstand zu der Einhausung auf besonders einfache Weise erzeugt werden kann. Der oder die Abstandshalter sind dabei insbesondere an einem Verbindungsbereich der Einhausung und der Leiterplatte angeordnet. Vorteilhaft können Abstandshalter beispielsweise in Kombination mit Abdeckplatten verwendet werden.
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Die Abstandhalter können beispielsweise Teil einer Lötverbindung, wie etwa eine Metallbeschichtung, beispielsweise aus Kupfer, sein oder zusätzlich zu dieser vorliegen.
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Es kann weiterhin bevorzugt sein, dass die Einhausung mit der, die Sicherung tragenden Leiterplatte, verlötet oder verklebt ist. In dieser Ausgestaltung kann eine besonders einfache Prozesstechnik mit einem effektiven Schutz der Sicherung vor dem Verkapselungsmaterial möglich sein. Denn eine Verklebung oder eine Verlötung kann durch einfachste Prozessschritte in den Herstellungsprozess integrierbar sein, so dass bestehende Prozesse keiner oder zumindest keiner signifikanten Veränderungen bedürfen. Darüber hinaus kann eine Verklebung oder auch eine Verlötung beispielsweise neben einer mechanischen Fixierung eine Abdichtung ermöglichen, so dass das Eintreten von Verkapselungsmaterial besonders sicher verhindert werden kann. Weitere Prozesse, wie etwa eine Tiefenfräsung in die Leiterplatte, um die Dichtheit des Abdeckelementes zu gewährleisten werden nicht benötigt, da die Lotstelle beziehungsweise Klebestelle des Elementes diese Aufgabe übernimmt.
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Mit Bezug auf weitere Vorteile und technische Merkmale der elektronischen Baugruppe wird auf die Beschreibung der elektronischen Komponente, auf die Figuren wie auf die Beschreibung der Figuren verwiesen, und umgekehrt.
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Beschrieben wird ferner eine elektronische Komponente, welche eine elektronische Baugruppe, wie vorstehend beschrieben, aufweist. Der Vorteil einer derartigen elektronischen Komponente kann insbesondere in einer prozesstechnisch einfachen und kosteneffizienten Herstellung liegen, wobei ferner auf einfache und sichere Leitplattensicherungen zurückgegriffen werden kann. Die Sicherungen weisen ferner ein sicheres und effektives Auslöseverhalten auf.
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Beispiele für entsprechende elektrische Komponenten umfassen beispielsweise Steuergeräte, wie etwa elektrische Steuergeräte für Getriebe, die auch als ECU (electronic control unit) bezeichnet werden. Beispiele umfassen etwa ein Getriebesteuergerät (TCU), auch bekannt als Getriebesteuermodul (TCM) oder Getriebesteuergerät (GCU), das ist eine Art von Kfz-Steuergerät ist, das zur Steuerung von Getrieben in Fahrzeugen verwendet wird und bei dem es wichtig ist, entsprechende Sicherungen vorzusehen. Insbesondere bei derartigen Steuergeräten kann die Zuverlässigkeit erfindungsgemäß verbessert werden. Wichtig ist dies insbesondere aufgrund von Herstellervorgaben, beziehungsweise Verwendervorgaben, welche für den Schutz von Leib und Leben Sicherungsmöglichkeiten zum Schutz vor Brandfällen fordern.
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Mit Bezug auf weitere Vorteile und technische Merkmale der elektronischen Komponente wird auf die Beschreibung der elektronischen Baugruppe, auf die Figuren wie auf die Beschreibung der Figuren verwiesen, und umgekehrt.
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Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Figuren weiter erläutert, wobei einzelne oder mehrere Merkmale der Figuren für sich oder in Kombination ein Merkmal der Erfindung sein können. Ferner sind die Figuren nur exemplarisch aber in keiner Weise beschränkend zu sehen.
- 1 zeigt schematisch eine Draufsicht auf eine Leiterplattensicherung gemäß dem Stand der Technik;
- 2 zeigt schematisch eine Schnittansicht der Leiterplattensicherung aus 1 in ausgelöstem Zustand von der Seite;
- 3 zeigt schematisch eine Schnittansicht einer elektronischen Baugruppe mit Verkapselungsmaterial von der Seite;
- 4 zeigt schematisch eine Schnittansicht einer elektronischen Baugruppe mit Verkapselungsmaterial gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung von der Seite; und
- 5 zeigt schematisch eine Schnittansicht einer elektronischen Baugruppe mit Verkapselungsmaterial gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung von der Seite.
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1 zeigt in Draufsicht eine elektronische Baugruppe 100 gemäß dem Stand der Technik. Eine derartige Baugruppe 100 umfasst eine Leiterplatte 102, auf welcher Leiterbahnen als elektrische Leiter 104, etwa ausgestaltet als Kupferleiterzug, angeordnet sind. In dem elektrischen Leiter 104 und dabei zwischen zwei Leiterbahnen ist eine Leiterplattensicherung 106 angeordnet. Die Leiterplattensicherung 106 umfasst einen Auslösebereich 110, der mit zwei Lötstellen 108 mit den Leiterbahnen verbunden ist.
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2 zeigt in einer Seitenansicht die Baugruppe 100 mit ausgelöster Sicherung 106. Es ist zu erkennen, dass der Auslösebereich 110 sich durch eine Volumenvergrößerung des Sicherungsmaterials durch die Hitze, die bei einem Fehlerstrom entsteht, von der Leiterplatte 102 abgelöst hat und so den elektrischen Leiter 104 unterbricht.
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3 zeigt eine derartige Sicherung 106 in Seitenansicht bei einer elektronischen Baugruppe 100 mit Verkapselung gemäß dem Stand der Technik. Es ist zu sehen, dass durch das Verkapselungsmaterial 112 kein Raum ist, in welches sich die Sicherung 106 beziehungsweise der Auslösebereich 110 verformen könnte. Daher kann in einer derartigen Ausgestaltung eine herkömmliche als „Tracefuse“ zu bezeichnende Sicherung 106 nicht sicher und verlässlich auslösen.
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Eine Umgehung dieses Problems wird durch eine elektronische Baugruppe 10 gemäß der Erfindung möglich, wie dies in den Ausgestaltungen gemäß der 4 und 5 gezeigt ist.
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Diese Figuren zeigen Ausgestaltungen einer elektronischen Baugruppe 10, wie diese etwa in einer elektronischen Getriebesteuerung als elektronischer Komponente verwendet werden können.
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Gemäß 4 umfasst die elektronische Baugruppe 10 eine Leiterplatte 12, auf welcher eine elektrische Schaltung 14 mit wenigstens einem, hier nicht gezeigtem elektrischen Bauelement, und mit elektrischen Leitern 16 angeordnet ist. Die elektrischen Leiter 16 umfassen etwa Leiterbahnen 18, die etwa mit einem innenliegenden Leiterzug 20 über eine Durchkontaktierung 22 verbunden sind. In der Leiterbahn 18 beziehungsweise zwischen zwei Leiterbahnen 18 ist zwischen zwei Lötstellen 24 eine Leiterbahnsicherung 26 als thermische Sicherung 28 vorgesehen, wobei zwischen den Lötstellen 24 der Auslösebereich 30 angeordnet ist. Eine derartige Leiterbahnsicherung wird auch als „Tracefuse“ bezeichnet. Es ist ferner gezeigt, dass die elektrische Schaltung 14 zumindest zum Teil durch ein Verkapselungsmaterial 32 verkapselt ist.
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Um ein gewünschtes Arbeiten der Sicherung 28 sicherzustellen und insbesondere, um ein Ablösen des Auslösebereichs 30 von der Leiterplatte 12 zu ermöglichen, weist die elektronische Baugruppe 10 ferner eine Einhausung 34 auf, die beabstandet von der Leiterbahnsicherung 26, wie insbesondere deren Auslösebereich 30, verläuft und die Leiterbahnsicherung 26 gegen einen unmittelbaren Kontakt mit dem Verkapselungsmaterial 32 schützt. Dabei definiert die Einhausung 34 benachbart zu der Leiterbahnsicherung 26 ein freies Auslösevolumen 36 für die Sicherung 28. Durch das Auslösevolumen 36, welches sich benachbart zu dem Auslösebereich 30 der Sicherung 28 befindet, kann sichergestellt werden, dass sich der Auslösebereich 30 verformen kann und so den elektrischen Leiter 16 unterbrechen kann.
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In der Ausgestaltung gemäß 4 soll gezeigt sein, dass die Einhausung 34 eine Abdeckplatte 38 aufweist, welche die Sicherung 28 gegen das Verkapselungsmaterial 32 abdeckt. Genauer ist die Abdeckplatte 38 eine Leiterplatte. Diese ist durch beispielsweise eine umlaufende Lötung 40 an der Leiterplatte 12 befestigt. Ferner sind zwischen der Lötung 40 beziehungsweise dem Lot und der Leiterplatte 12 beziehungsweise der Abdeckplatte 38 Beschichtungen 42 etwa aus Kupfer vorgesehen, welche eine stabile Lötung ermöglichen. Diese Beschichtungen 42 können beispielsweise durch eine wählbare Dicke den Abstand zwischen dem Auslösebereich 30 und der Einhausung 34 einstellen.
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In der Ausgestaltung gemäß 5 umfasst die Einhausung 34 ein oberflächenmontiertes Bauelement 44. Dieses weist Befestigungsansätze 46 auf, mittels derer das oberflächenmontierte Bauelement 44 an der Leiterplatte 12 befestigt ist, etwa unter Verwendung von Lotmaterial 48. Dies kann wiederum unter Verwendung von Beschichtungen 42, etwa aus Kupfer, realisiert werden, wie mit Bezug zu 4 beschrieben. Dadurch ist es wiederum gleichermaßen in einer Ausgestaltung möglich, der Abstand zwischen der thermischen Sicherung 26 und der Einhausung 34 wie gewünscht einzustellen.
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Es ist weiterhin gezeigt, dass die Einhausung 34, hier das oberflächenmontierte Bauelement 44, Verstärkungsstrukturen 50 in Form von Verstärkungsrippen aufweist.
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In den Ausgestaltungen gemäß 4 und 5 ist die Sicherung 28 somit vor dem Kontakt mit dem Verkapselungsmaterial 28 geschützt und das freie Auslösevolumen 36 kann ein Auslösen der Sicherung 28 sicherstellen.
