DE112006002303T5 - Elektronisches Modul und Verfahren zum Versiegeln eines elektronischen Moduls - Google Patents

Elektronisches Modul und Verfahren zum Versiegeln eines elektronischen Moduls Download PDF

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Abstract

Elektronisches Modul, mit:
einem Gehäuse für ein elektronisches Modul; und
einer gedruckten Leiterplatte, die eine erste Seite und
eine zweite Seite und einen Kriechweg besitzt, wobei in dem Gehäuse für ein elektronisches Modul unterhalb des Kriechwegs eine Vergusswanne ausgebildet ist.

Description

  • Diese Anmeldung beansprucht die Priorität und den Nutzen der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 60/711.433, eingereicht am 26. August 2005 (hiermit als Ganzes durch Literaturhinweis eingefügt).
  • Hintergrund
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf das Gebiet elektronischer Fahrzeugsysteme. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein elektronisches Modul und auf ein Verfahren zum Versiegeln der Komponenten eines elektronischen Moduls.
  • Elektronische Fahrzeugsysteme können zahlreiche elektronische Module enthalten. Beispielsweise werden in einem Fahrzeugsicherheitssystem Aufprallsensoren verwendet, um Informationen bezüglich eines Fahrzeugzusammenstoßes zu sammeln. Im Allgemeinen bestehen die Sensoren aus mehreren elektronischen Komponenten. Die elektronischen Komponenten sind typischerweise auf einer gedruckten Leiterplatte (PCB, printed circuit board) montiert. Die PCB und ihre Komponenten müssen geschützt werden, weil sie möglicherweise unkontrollierten Umgebungsbedingungen ausgesetzt werden könnten.
  • Um die oben beschriebenen elektronischen Komponenten zu schützen, wird die Baueinheit aus PCB und elektronischen Komponenten üblicherweise in eine Gehäusebaueinheit eingeschlossen, die aus mehreren verschiedenen Materialien aufgebaut sein kann. Das Gehäuse schafft einen Schutz vor Wasser, Feuchtigkeit oder anderen Umgebungsgefahren. Stromführende Leiter wie etwa metallische (leitende) Anschlüsse und/oder Drähte können ebenfalls in das Gehäuse eingeschlossen sein. Die leitenden Anschlüsse ermöglichen die Verbindung der Baueinheit aus PCB und elektronischen Komponenten mit anderen Vorrichtungen oder Anwendungen. Beispielsweise besteht eine typische Sensorbaueinheit aus Anschlussstiften, die durch die PCB ausgehend von ihrer Unterseite verlaufen. Diese Konfiguration wird verwendet, um die Montage bei der Herstellung zu unterstützen.
  • Die Anschlüsse und die elektronischen Komponenten sind in dem Gehäuse versiegelt, um eine umgebungsbedingte Beschädigung der Anschlüsse und der elektronischen Komponenten weiter zu verhindern. Insbesondere sind die auf der PCB montierten elektronischen Komponenten in ein Vergussmaterial eingetaucht. Während der angenommenen Produktlebensdauer der elektronischen Komponenten können bestimmte, jedoch nicht alle elektronischen Komponenten durch Wärmebeanspruchungen, die sich aus dem Eintauchen in ein Vergussmaterial ergeben, beschädigt werden. Im Allgemeinen ist nur eine Seite der PCB wegen der möglichen Beanspruchung, die auf die elektronischen Komponenten ausgeübt werden kann, vergossen. Außerdem erhöht ein Vergießen beider Seiten der PCB selbst in Situationen, in denen kritische Komponenten nur in dem oberseitigen Vergussmaterial angeordnet sind, die Kosten, das Gewicht und die Komplexität der Anordnung. Daher wird in den meisten herkömmlichen Systemen ein Vergießen auf die freilegende Seite der PCB angewendet. Die kritischen elektronischen Komponenten befinden sich ihrerseits auf der gegenüberliegenden oder nicht freiliegenden Seite der PCB. Typische Vergussmaterialien umfassen Urethan, Silicium, einteilig (1 Part) oder zweiteilig (2-part), UV-Aushärtung, Wärmeaushärtung oder Feuchtigkeitsaushärtung. Im Allgemeinen ist das Vergussmaterial ein Polymerversiegelungsmittel, das eine verhältnismäßig niedrige Viskosität hat und in Füllanwendungen verwendet wird.
  • Wie oben angegeben worden ist, versiegelt der typische einseitige Vergussprozess nur eine Seite (d. h. die Oberseite) der PCB ein. Auf Grund von oben erwähnten Herstellungsbedürfnissen bleibt die Unterseite der PCB unvergossen. Der ursprüngliche Vergussprozess kann daher keine geeignete Sperre gegenüber der äußeren Umgebung entlang den stromführenden Leitern schaffen. Die Feuchtigkeit oder Beaufschlagung durch die äußere Umgebung könnte eine elektrische Fehlfunktion der PCB oder der elektronischen Komponenten, die sich auf der PCB befinden, hervorrufen. Daher besteht ein Bedarf an einem elektronischen Modul und an einem Verfahren zum Versiegeln des elektronischen Moduls, um die stromführenden Leiter zu schützen, ohne die elektronischen Komponenten nachteiligen Herstellungs- und Umgebungsbedingungen auszusetzen.
  • Zusammenfassung
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung enthält ein elektronisches Modul ein Gehäuse für ein elektronisches Modul und eine gedruckte Leiterplatte. Die gedruckte Leiterplatte besitzt eine erste und eine zweite Seite und ist in dem Gehäuse für das elektronische Modul in der Weise positioniert, dass zwischen einer Kante der gedruckten Leiterplatte und einer Oberfläche des Gehäuses für das elektronische Modul ein Kriechweg vorhanden ist. In dem Gehäuse für das elektronische Modul ist unterhalb eines Abschnitts der zweiten Seite der gedruckten Leiterplatte eine Vergusswanne ausgebildet.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung enthält ein Verfahren zum Versiegeln eines elektronischen Moduls das Bereitstellen eines Gehäuses für ein elektronisches Modul, das eine Vergusswanne besitzt, das Anordnen einer gedruckten Leiterplatte in dem Gehäuse für ein elektronisches Modul, derart, dass zwischen einer Kante der gedruckten Leiterplatte und einer Oberfläche des Gehäuses für ein elektronisches Modul ein Kriechweg gebildet wird, und derart, dass ein Abschnitt der zweiten Seite der gedruckten Leiterplatte über der Vergusswanne positioniert ist, und das Verteilen von Vergussmaterial auf die erste Seite der gedruckten Leiterplatte in der Weise, dass das Vergussmaterial den Kriechweg nach unten und in die Vergusswanne fließt.
  • Selbstverständlich sind sowohl die vorangehende allgemeine Beschreibung als auch die folgende genaue Beschreibung lediglich beispielhaft und erläuternd, wobei sie die Erfindung wie beansprucht nicht beschränken sollen. Diese und andere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung, den beigefügten Ansprüchen und den begleitenden beispielhaften Ausführungsformen, die in den Zeichnungen gezeigt sind, welche ihrerseits im Folgenden kurz beschrieben werden, deutlich.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Gehäuses für ein elektronisches Modul mit einer in dem Gehäuse für ein elektronisches Modul gemäß einer Ausführungsform der Erfindung angeordneten gedruckten Leiterplatte.
  • 2 ist eine perspektivische Ansicht eines Gehäuses für ein elektronisches Modul ohne in dem Gehäuse für ein elektronisches Modul gemäß einer Ausführungsform der Erfindung angeordnete gedruckte Leiterplatte.
  • 3 ist eine Schnittansicht eines Gehäuses für ein elektronisches Modul mit einer in dem Gehäuse für ein elektronisches Modul gemäß einer Ausführungsform der Erfindung angeordneten gedruckten Leiterplatte.
  • 4 ist eine Schnittansicht eines Gehäuses für ein elektronisches Modul mit einer in dem Gehäuse für ein elektronisches Modul gemäß einer Aus führungsform der Erfindung angeordneten gedruckten Leiterplatte.
  • Genaue Beschreibung
  • Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es sollte klar sein, dass die folgende Beschreibung beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung beschreibt und die Erfindung nicht beschränkt.
  • 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Gehäuses 50 für ein elektronisches Modul, wobei in dem Gehäuse 50 für ein elektronisches Modul eine PCB 10 angeordnet ist. An dem Gehäuse 50 ist ein Verbinder 90 befestigt. Das Gehäuse 50 für ein elektronisches Modul kann zahlreiche elektronische Vorrichtungen wie etwa einen Aufprallsensor enthalten. Beispielsweise bestehen Airbag-Aufprallsensoren typischerweise aus einer PCB mit elektronischen Komponenten, einer einteiligen Baugruppe aus Gehäuse 50 und Verbinder 90 und einem Montagemerkmal. Elektronische Module wie etwa Aufprallsensoren sind in einem Gehäuse 50 eingeschlossen, das aus mehreren verschiedenen Materialien hergestellt ist, um die elektronischen Module vor Wasser, Feuchtigkeit oder anderen Umgebungsgefahren zu schützen. Die Baueinheit aus Gehäuse 50 und Verbinder 90 besteht gewöhnlich aus einem Polymer, das gute physikalische Eigenschaften für Verbinderanwendungen besitzt. In 1 ist die PCB 10 mit mehreren elektronischen Komponenten 30 bestückt, um ein elektronisches Modul zu bilden. Weiterhin besitzt die PCB 10 auch mehrere stromführende Leiter 20, die an dem Gehäuse 50 für ein elektronisches Modul angebracht sind. Die Leiter 20 sind so konfiguriert, dass sie Strom führen und eine Verbindung zwischen dem elektronischen Modul und anderen Vorrichtungen oder Anwendungen erleichtern. Insbesondere können die Leiter 20 Anschlussstifte sein. Alternativ können die Leiter 20 Drähte sein, die an die PCB 10 angelötet sind.
  • 2 ist eine perspektivische Ansicht eines Gehäuses 50 für ein elektronisches Modul ohne in dem Gehäuse 50 für ein elektronisches Modul angeordnete gedruckte Leiterplatte. 2 zeigt eine Vergusswanne 60 zum Umschließen der Leiter 20. Während der Zusammenfügung des elektronischen Moduls wird eine PCB 10 in dem Gehäuse 50 für ein elektronisches Modul so angeordnet, dass sie auf den Kanten des Gehäuses 80 aufliegt. Die Vergusswanne 60 ist unterhalb der Kanten des Gehäuses 80 positioniert.
  • 3 ist eine Schnittansicht eines Gehäuses 50 für ein elektronisches Modul, wobei in dem Gehäuse 50 für ein elektronisches Modul eine gedruckte Leiterplatte 10 angeordnet ist. 3 zeigt den Querschnitt bei Betrachtung von der Linie 1 in 1. Die PCB 10 ist in dem Gehäuse 50 in der Weise positioniert, dass zwischen einer Kante der PCB 10 und dem Gehäuse 50 ein Kriechweg 40 ausgebildet wird. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die PCB 10 in dem Gehäuse 50 für ein elektronisches Modul so angeordnet, dass die Anschlussstifte 20 von der zweiten Seite 12 der PCB zur ersten Seite der PCB 11 gleiten. Alternativ sind Drähte 20 an beide Seiten der PCB 10 angelötet. Ein Vergussmaterial wird in der Nähe der Leiter 20 auf der ersten Seite der gedruckten Leiterplatte 21 verteilt. Das Gießmaterial folgt dem Kriechweg 40 und kriecht zwischen einer Kante der PCB 10 und einer Oberfläche des Gehäuses 50 für ein elektronisches Modul in die Vergusswanne 60. Wie gezeigt, trennt die innere Vergusswanne 60 physikalisch die Leiter 20 von den elektronischen Komponenten 30, die an der Unterseite der PCB 10 positioniert sind.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung und wie in 4 gezeigt ist die PCB 10 in dem Gehäuse 50 so positioniert, dass durch ein Loch in der PCB 10 ein Kriechweg 40 gebildet wird. In der Nähe der Leiter 20 auf der ersten Seite der gedruckten Leiterplatte 21 wird ein Vergussmaterial verteilt. Das Vergussmaterial folgt dem Kriechweg 40 und kriecht durch das Loch in der PCB 10 und in die Vergusswanne 60. Wie gezeigt, trennt die innere Vergusswanne 60 physikalisch die Leiter 20 von den elektronischen Komponenten 30, die an der Unterseite der PCB 10 positioniert sind.
  • Alternativ werden gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung die Anschlussstifte 20 auf der PCB 10 montiert, bevor die PCB 10 in dem Gehäuse 50 für ein elektronisches Modul angebracht wird. Die Anschlussstiftbereiche der ersten Seite 21 und der zweiten Seite 22 der PCB 10 werden vergossen, woraufhin sie aushärten können. Die PCB 10 wird dann in das Gehäuse 50 für ein elektronisches Modul eingesetzt. Das Vergussmaterial wird anschließend auf die freiliegende Seite der PCB 10 aufgebracht.
  • Daher würde ein Fachmann auf dem Gebiet den Nutzen des elektronischen Moduls und des Verfahrens zum Versiegeln von Leitern des elektronischen Moduls wie oben beschrieben erkennen. Wie in 3 gezeigt ist, befinden sich empfindliche elektronische Komponenten 30, die an der PCB 10 montiert sind, in einem Bereich, der frei von jeglichem Vergussmaterial bleibt, das um die Leiterbereiche verteilt wird. Gleichzeitig deckt das Vergussmaterial die mehreren Leiter 20 auf beiden Seiten der PCB ab. Somit versehen die oben beschriebene Vorrichtung und das oben beschriebene Verfahren die Leiter 20 mit einem zusätzlichen Schutz vor Umgebungsbedingungen, ohne die auf der PCB montierten empfindlichen elektronischen Komponenten einer Wärmebeanspruchung auszusetzen, die während der Aufbringung von Vergussmaterial hervorgerufen wird.
  • Anhand der Offenbarung der vorliegenden Erfindung würde ein Fachmann auf dem Gebiet erkennen, dass andere Ausführungsformen und Abwandlungen innerhalb des Umfangs der Erfindung und des Erfindungsgedankens möglich sind. Daher sollen alle Abwandlungen, die durch den Fachmann auf dem Gebiet anhand der vorliegenden Offenbarung innerhalb des Umfangs der Erfindung und des Erfindungsgedankens erreichbar sind, als weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung enthalten sein.
  • Zusammenfassung
  • Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Versiegeln von Leitern eines elektronischen Moduls geschaffen. Elektronische Module bestehen typischerweise aus einer elektronischen Leiterplatte ("PCB") mit elektronischen Komponenten, einer einteiligen Gehäuse/Verbinder-Baueinheit, Leitern wie etwa Drähten oder Anschlussstiften und einem Montagemerkmal. Es wird ein Verfahren zum Versiegeln von Leitern eines elektronischen Moduls geschaffen, das die Versiegelungseigenschaften um die auf der ersten und auf der zweiten Seite der PCB positionierten Leiter verbessert.

Claims (19)

  1. Elektronisches Modul, mit: einem Gehäuse für ein elektronisches Modul; und einer gedruckten Leiterplatte, die eine erste Seite und eine zweite Seite und einen Kriechweg besitzt, wobei in dem Gehäuse für ein elektronisches Modul unterhalb des Kriechwegs eine Vergusswanne ausgebildet ist.
  2. Elektronisches Modul nach Anspruch 1, wobei der Kriechweg zwischen einer Kante der gedruckten Leiterplatte und einer Oberfläche des Gehäuses für ein elektronisches Modul positioniert ist.
  3. Elektronisches Modul nach Anspruch 1, wobei der Kriechweg als Loch in der gedruckten Leiterplatte ausgebildet ist.
  4. Elektronisches Modul nach Anspruch 1, wobei die Leiter Anschlussstifte sind, die so angeordnet sind, dass sie durch die gedruckte Leiterplatte verlaufen.
  5. Elektronisches Modul nach Anspruch 1, wobei die Leiter Drähte sind, die an die gedruckte Leiterplatte angelötet sind.
  6. Elektronisches Modul nach Anspruch 1, wobei das elektronische Modul ein Aufprallsensor ist, der konfiguriert ist, um einen Fahrzeugzusammenstoß zu erfassen und um einen Airbag zu entfalten.
  7. Elektronisches Modul nach Anspruch 1, ferner mit Leitern, die mit dem Gehäuse und mit der gedruckten Leiterplatte verbunden sind, derart, dass die Leiter in der Vergusswanne positioniert sind und auf der ersten Seite der gedruckten Leiterplatte freiliegen.
  8. Elektronisches Modul nach Anspruch 7, ferner mit einem Vergussmaterial, das auf die erste Seite der gedruckten Leiterplatte, in den Kriechweg und in die Vergießwanne verteilt worden ist.
  9. Elektronisches Modul nach Anspruch 8, wobei mehrere Schaltungskomponenten auf der ersten und/oder der zweiten Seite der gedruckten Leiterplatte positioniert sind.
  10. Elektronisches Modul nach Anspruch 9, wobei die Vergusswanne die auf der zweiten Seite der gedruckten Leiterplatte positionierten Leiter umschließt und verhindert, dass die auf der zweiten Seite der gedruckten Leiterplatte positionierten Schaltungskomponenten dem Vergussmaterial ausgesetzt sind.
  11. Verfahren zum Versiegeln eines elektronischen Moduls, das enthält: Vorsehen eines Gehäuses für ein elektronisches Modul, das eine Vergusswanne besitzt; Anordnen einer gedruckten Leiterplatte in dem Gehäuse für ein elektronisches Modul, derart, dass oberhalb der Vergusswanne ein Kriechweg gebildet wird; und Verteilen eines Vergussmaterials auf die erste Seite der gedruckten Leiterplatte, derart, dass das Vergussmaterial den Kriechweg nach unten und in die Vergusswanne fließt.
  12. Verfahren zum Versiegeln eines elektronischen Moduls nach Anspruch 11, wobei der Kriechweg zwischen einer Kante der gedruckten Leiterplatte und einer Oberfläche des Gehäuses für ein elektronisches Modul ausgebildet ist.
  13. Verfahren zum Versiegeln eines elektronischen Moduls nach Anspruch 11, wobei der Kriechweg als Loch in der gedruckten Leiterplatte ausgebildet ist.
  14. Verfahren zum Versiegeln eines elektronischen Moduls nach Anspruch 11, wobei Leiter mit dem Gehäuse für ein elektronisches Modul und mit der gedruckten Leiterplatte so verbunden werden, dass die Leiter in der Vergusswanne positioniert werden und auf der ersten Seite der gedruckten Leiterplatte freiliegen.
  15. Verfahren zum Versiegeln eines elektronischen Moduls nach Anspruch 11, wobei die Leiter Anschlussstifte sind, die so angeordnet sind, dass sie durch die gedruckte Leiterplatte verlaufen.
  16. Verfahren zum Versiegeln eines elektronischen Moduls nach Anspruch 11, wobei die Leiter Drähte sind und an die gedruckte Leiterplatte angelötet sind.
  17. Verfahren zum Versiegeln eines elektronischen Moduls nach Anspruch 11, wobei das elektronische Modul ein Aufprallsensor ist, der konfiguriert ist, um einen Fahrzeugzusammenstoß zu erfassen und um einen Airbag zu entfalten.
  18. Verfahren zum Versiegeln eines elektronischen Moduls nach Anspruch 11, wobei mehrere Schaltungskomponenten auf der ersten und/oder der zweiten Seite der gedruckten Leiterplatte positioniert sind.
  19. Verfahren zum Versiegeln eines elektronischen Moduls nach Anspruch 18, wobei die Vergusswanne die auf der zweiten Seite der gedruckten Leiterplatte positionierten Leiter umgibt und verhindert, dass die auf der zweiten Seite der gedruckten Leiterplatte positionierten Schaltungskomponenten dem Vergussmaterial ausgesetzt werden.
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