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Die Erfindung betrifft eine Leiterplatte für ein Getriebesteuergerät, wobei auf der Leiterplatte ein Keramikkondensator angeordnet ist, der rein metallische Anschlusselektroden aufweist, und die Leiterplatte zumindest im Bereich des Keramikkondensator mit einem Vergussmaterial umspritzt ist.
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Leiterplatten für ein Getriebesteuergerät sind grundsätzlich bekannt. Die bekannten Leiterplatten weisen in der Regel eine Oberseite mit einer Metallisierungsschicht auf. Auf die Metallisierungsschicht kann ein wenigstens eine Anschlusselektrode aufweisender Keramikkondensator angeordnet sein. Die bekannten Keramikkondensatoren weisen in der Regel eine Soft-Terminierung innerhalb einer Anschlusselektrode des Keramikkondensators auf. Die Soft-Terminierung ist eine elektrisch leitende Polymerschicht und/oder elektrisch leitende Kunstharzschicht innerhalb der Anschlusselektrode, die eine reduzierte Steifigkeit der Anschlusselektrode bewirkt. Auf diese Weise können Verformungen der Leiterplatte, insbesondere Biegeverformungen, in der Anschlusselektrode bis zu einem gewissen Grad kompensiert werden, um somit eine erhöhte Biegespannung innerhalb des Keramikkondensators zu reduzieren. Nachteilig bei diesen bekannten Keramikkondensatoren ist, dass dieser aufgrund der entsprechenden Ausbildung der Anschlusselektrode teuer in der Anschaffung sind.
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Die
US 2016 0 268 047 A1 beschreibt einen Keramikkondensator, dessen Außenelektroden mittels Pastenauftrag oder mittels galvanischem Aufbringens erzeugt werden.
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In der
US 2014 0 174 800 A1 ist ein Kondensator gezeigt, bei dem die Herstellung der Außenelektroden des Kondensators mittels eines Vergussmaterial in eine gedruckte Schaltung integriert wird.
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Eine Aufgabe der Erfindung liegt darin, eine Leiterplatte für ein Getriebesteuergerät eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen, die einen reduzierten Bauraum aufweist und preiswert in deren Herstellung ist.
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Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche, der nachstehenden Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei kann jedes Merkmal sowohl einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen, sofern sich nicht explizit etwas Gegenteiliges aus der Beschreibung ergibt.
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Erfindungsgemäß ist eine Leiterplatte für ein Getriebesteuergerät eines Kraftfahrzeugs vorgesehen, die wenigstens eine Oberseite aufweist, auf der ein Leiterzug angeordnet und/oder ausgebildet ist, auf der Oberseite ein Keramikkondensator angeordnet ist, der Keramikkondensator wenigstens eine in einem Keramikkörper eingebettete Elektrode aufweist, die elektrisch leitend mit einer auf einer Außenseite des Keramikkondensators ausgebildeten Anschlusselektrode verbunden ist, die Anschlusselektrode rein metallisch ausgebildet ist und über eine stoffschlüssig Verbindung mit dem Leiterzug der Leiterplatte elektrisch leitend verbunden ist, und die Leiterplatte zumindest im Bereich des auf der Leiterplatte angeordneten Keramikkondensators mittels eines Vergussmaterials umspritzt ist.
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Mit anderen Worten ist es ein Aspekt der Erfindung, dass eine Leiterplatte für ein Getriebesteuergerät eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt wird. Das Kraftfahrzeug kann vorzugsweise ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug sein. Die Leiterplatte weist eine Oberseite auf. Die Oberseite ist vorzugsweise parallel zu einer Ebene der Leiterplatte ausgerichtet. Auf der Oberseite der Leiterplatte ist ein Leiterzug angeordnet bzw. ausgebildet. Der Leiterzug kann vorzugsweise auch als Metallisierungsschicht bezeichnet werden. Mit anderen Worten ist der Leiterzug elektrisch leitend ausgebildet. Auf der Oberseite der Leiterplatte und/oder auf dem Leiterzug ist ein Keramikkondensator angeordnet. Der Keramikkondensator weist wenigstens eine in dem Keramikkörper des Keramikkondensators eingebettete Elektrode auf. In der Regel sind in dem Keramikkörper eine Mehrzahl von zueinander beanstandeter Elektroden angeordnet. Die wenigstens eine in dem Keramikkörper eingebettete Elektrode ist elektrisch leitend mit einer Anschlusselektrode des Keramikkondensators verbunden. Die Anschlusselektrode ist auf einer Außenseite des Keramikkondensators angeordnet. Sie ist dabei derart angeordnet und ausgebildet, dass diese den Keramikkondensator mit der Leiterplatte über eine stoffschlüssige Verbindung vorzugsweise unmittelbar elektrisch leitend verbinden kann. Die Anschlusselektrode ist erfindungsgemäß rein metallisch ausgebildet. Anders ausgedrückt, ist die Anschlusselektrode Soft-Terminierungsfrei ausgebildet. Folglich weist die Anschlusselektrode keine elektrisch leitende Polymerschicht und/oder elektrisch leitende Kunstharzschicht auf. Die Leiterplatte ist im Bereich des Keramikkondensators mittels eines Vergussmaterials umspritzt, sodass die Leiterplatte zumindest im Bereich der Umspritzung eine erhöhte Mediendichtigkeit aufweist. Denkbar ist, dass die gesamte Leiterplatte mit dem Vergussmaterial umspritzt ist. Durch die Umspritzung der Leiterplatte mit dem Vergussmaterial kann auf eine Einhausung der Leiterplatte verzichtet werden, wodurch der Bauraum der Leiterplatte bzw. der Leiterplattenanordnung innerhalb eines Getriebesteuergeräts reduziert werden kann. Durch den Verguss bzw. die Umspritzung der Leiterplatte kann die Leiterplattensteifigkeit erhöht werden, so dass diese eine erhöhte Verwindungssteifigkeit aufweist. Auf eine Biegekompensation über die Anschlusselektroden zur Reduzierung von Biegespannungen innerhalb des Keramikkörper kann aufgrund der Umspritzung verzichtet werden. Somit können die Kosten der Leiterplatte reduziert werden, da die Anschlusselektroden soft-terminierungsfrei ausgebildet werden können.
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Der Keramikkondensator ist vorzugsweise ein MLCC. Dabei steht MLCC für Multi-Layer Ceramic Capacitor bzw. mehrschichtiger Keramikkondensator.
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Die Anschlusselektrode ist rein metallisch ausgebildet. Dies bedeutet, dass die Anschlusselektrode aus einem Metall, einem Bimetall oder einer Legierung ausgebildet sein kann.
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Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass die Anschlusselektrode aus Kupfer, Nickel und/oder Zinn ausgebildet ist und/oder zumindest teilweise Kupfer, Nickel und/oder Zinn aufweist. Denkbar ist somit, dass die Anschlusselektrode beispielsweise eine Lage aus Kupfer aufweist, wobei auf der Lage aus Kupfer eine Lage aus Nickel angeordnet ist, und auf der Lage aus Nickel wiederum eine Lage aus Zinn angeordnet ist. Anders ausgedrückt kann die Lage aus Nickel zwischen der Lage aus Zinn und aus Kupfer angeordnet und/oder ausgebildet sein, wobei das Kupfer auf einer dem Keramikkörper zugewandten Seite der Anschlusselektrode angeordnet und/oder ausgebildet ist.
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Der Keramikkondensator ist vorzugsweise als oberflächenmontiertes Bauelement ausgebildet. Eine derartige Verbindung und/oder Anordnung kann auch als SMD (surface mounted device) bezeichnet werden. Die Anschlusselektrode des Keramikkondensators kann somit in einfacher Weise, vorzugsweise über eine Lotverbindung, eine Sinterverbindung oder eine elektrisch leitfähige Klebeverbindung auf dem Leiterzug der Leiterplatte angeordnet werden.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass die stoffschlüssige Verbindung eine Lotverbindung und/oder eine Sinterverbindung und/oder elektrisch leitfähige Klebeverbindung ist. Eine elektrisch leitfähige Klebeverbindung umfasst in vorzugsweise ein Harz mit anorganischen, elektrisch leitfähigen Füllstoffen, wie vorzugsweise Silber, Gold, Palladium, Nickel und/oder Platin. Gegenüber einer Lotverbindung weist die Sinterverbindung eine höhere Stromtragfähigkeit auf. Die Lotverbindung ist preiswerter und einfach ausführbar. Somit werden Möglichkeiten zur stoffschlüssigen und elektrisch leitfähigen Anbindung des Keramikkondensators an die Leiterplatte angegeben.
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Grundsätzlich kann die Leiterplatte zumindest teilweise, insbesondere im Bereich des Keramikkondensators derart vergossen und/oder umspritzt werden, dass der Keramikkondensator mediendicht, also flüssigkeitsdicht und gasdicht, zwischen der Leiterplatte und dem Vergussmaterial eingebettet ist.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass das Vergussmaterial ein Kunststoff ist. Der Kunststoff kann ein thermoplastischer Kunststoff sein. Vorzugsweise ist der Kunststoff ein duroplastischer Kunststoff. Mit einem Kunststoff kann in einfacher Weise eine erhöhte Mediendichtigkeit und eine mediendichte Anbindung des Kunststoffs an die Leiterplatte erzielt werden. Durch die Umspritzung und/oder den Verguss kann die Leiterplattensteifigkeit im Bereich des Keramikkondensators erhöht werden, so dass die Anschlusselektrode des Keramikkondensators rein metallisch ausgebildet werden kann. Auf eine Soft-Terminierung der Anschlusselektrode kann verzichtet werden, wodurch die Kosten der Leiterplatte reduziert werden können.
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In diesem Zusammenhang liegt eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung darin, dass das Vergussmaterial einen Elastizitätsmodul zwischen 8.000 N/mm2 und 40.000 N/mm2, vorzugsweise zwischen 10.000 N/mm2 und 34.000 N/mm2, aufweist. Je höher der Elastizitätsmodul der Umspritzung, desto höher kann die Steifigkeit der Leiterplatte im Bereich des Keramikkondensators ausgebildet werden, um die Verwindungssteifigkeit und/oder Biegesteifigkeit der Leiterplatte zu erhöhen. Je höher die Verwindungssteifigkeit und/oder die Biegesteifigkeit, desto geringer ist die Gefahr, dass der Keramikkondensator auf Biegung beansprucht wird, wodurch dieser letztendlich brechen kann und wodurch ein Kurzschluss zwischen den Elektroden entstehen könnte.
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Die Erfindung betrifft zudem ein Getriebesteuergerät für ein Kraftfahrzeugs mit der erfindungsgemäßen Leiterplatte.
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Zudem betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit der erfindungsgemäßen Leiterplatte. Das Kraftfahrzeug ist vorzugsweise ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug.
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Abschließend liegt eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung darin, dass das Kraftfahrzeug ein Getriebesteuergerät aufweist, wobei die Leiterplatte im Getriebesteuergerät angeordnet ist.
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Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie dem nachstehenden Ausführungsbeispiel. Das Ausführungsbeispiel ist nicht einschränkend, sondern vielmehr als beispielhaft zu verstehen. Es soll den Fachmann in die Lage versetzen, die Erfindung auszuführen. Die Anmelderin behält sich vor, einzelne und/oder mehrere der in dem Ausführungsbeispiel offenbarten Merkmalen zum Gegenstand von Patentansprüchen zu machen oder solche Merkmale in bestehende Ansprüche aufzunehmen. Die Ausführungsbeispiele werden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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In diesen zeigen:
- 1 einen Schnitt durch eine Leiterplatte;
- 2 ein Kraftahrzeug mit einem Getriebesteuergerät.
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In 1 ist ein Schnitt durch eine Leiterplatte 10 zur Anordnung in einem Getriebesteuergerät 12 eines Kraftfahrzeugs 14 gezeigt. Die Leiterplatte 10 ist vorzugsweise als Mehrlagenleiterplatte ausgebildet. Weiterhin weist die Leiterplatte 10 eine Oberseite 16 auf. Die Oberseite 16 ist vorzugsweise parallel zu einer Ebene 18 der Leiterplatte 10 ausgerichtet. Auf der Oberseite 16 der Leiterplatte 10 ist wenigstens ein Leiterzug 20 angeordnet bzw. ausgebildet. Vorliegend sind zwei zueinander beabstandet und galvanisch voneinander getrennte Leiterzüge 20 auf der Oberseite 16 der Leiterplatte 10 ausgebildet. Die Leiterzüge 20 können auch als Metallisierungsschicht bezeichnet werden.
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Auf der Oberseite 16 der Leiterplatte 10 ist ein Keramikkondensator 22 angeordnet. Der Keramikkondensator 22 weist einen Keramikkörper 24 auf, wobei innerhalb des Keramikkörpers 24 eine Mehrzahl von zueinander beanstandeter Elektroden 26 angeordnet ist. Die Elektroden 26 sind mit einer Anschlusselektrode 28 des Keramikkörpers 24 verbunden. Vorliegend weist der Keramikkondensator 22 zwei zueinander beabstandete Anschlusselektroden 28 auf, die jeweils auf einer Außenseite des Keramikkondensators 22 angeordnet sind. Im Querschnitt weisen die Anschlusselektroden 28 eine C-förmige Ausgestaltung auf, wobei der die beiden kurzen Stege verbindende Lange Steg des „C“ in einer Richtung senkrecht zur Ebene 18 der Leiterplatte 10 ausgerichtet ist. Die Anschlusselektroden 28 sind dabei derart angeordnet und ausgebildet, dass jeweils eine Anschlusselektrode 28 mit einem Leiterzug 20 über eine stoffschlüssige Verbindung 30 elektrisch leitend verbunden ist. Die stoffschlüssige Verbindung 30 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Lotverbindung.
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Die Anschlusselektrode 28 ist rein metallisch ausgebildet. Anders ausgedrückt, ist die Anschlusselektrode 28 ist soft-terminierungsfrei ausgebildet. Die Anschlusselektrode 28 weist folglich keine elektrisch leitende Harzschicht oder elektrisch leitende Kunststoffschicht auf. Die Leiterplatte 10 ist im Bereich des Keramikkondensators 22 mittels eines Vergussmaterials 32 umspritzt, sodass die Leiterplatte 10 zumindest im Bereich der Umspritzung eine erhöhte Mediendichtigkeit aufweist. Denkbar ist, dass die gesamte Leiterplatte 10 mit dem Vergussmaterial 32 umspritzt ist. Durch die Umspritzung der Leiterplatte 10 mit dem Vergussmaterial 32 kann auf eine Einhausung der Leiterplatte 10 verzichtet werden, wodurch der Bauraum der Leiterplatte 10, bzw. der Leiterplattenanordnung innerhalb einer Getriebesteuergeräts 12, reduziert werden. Durch den Verguss bzw. die Umspritzung der Leiterplatte 10 kann die Leiterplattensteifigkeit erhöht werden, so dass diese eine erhöhte Verwindungssteifigkeit und/oder Biegesteifigkeit aufweist. Auf eine Biegekompensation über die Anschlusselektroden 28 zur Reduzierung von Biegespannungen innerhalb des Keramikkörpers 24 kann aufgrund der Umspritzung verzichtet werden. Somit können die Kosten der Leiterplatte 10 reduziert werden, da die Anschlusselektroden 28 soft-terminierungsfrei ausgebildet sind.
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In 2 ist das Kraftfahrzeug 14 gezeigt, wobei das Kraftfahrzeug 14 ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug 14 ist. Das Kraftfahrzeug 14 weist das Getriebesteuergerät 12 auf, wobei innerhalb des Getriebesteuergeräts 12 die Leiterplatte 10, wie sie aus 1 bekannt ist, angeordnet ist.
