DE19744351C2

DE19744351C2 - Process for encapsulating a fully encapsulated electronic assembly

Info

Publication number: DE19744351C2
Application number: DE1997144351
Authority: DE
Inventors: Leo Proell; Hans-Joachim Meyer; Georg Seitz
Original assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Current assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Priority date: 1997-10-08
Filing date: 1997-10-08
Publication date: 2003-07-17
Anticipated expiration: 2017-10-09
Also published as: DE19744351A1

Abstract

Elektrotechnische Komponenten auf einem Träger sollen auch nach der vollständigen Verkapselung der elektronischen Baugruppe mit einem Hartverguß zugänglich sein, beispielsweise um eine Batterie auszutauschen oder eine Softwareänderung vorzunehmen. DOLLAR A Die elektronische Baugruppe wird zuerst mit einer zähflüssigen und leicht zu entfernenden Vergußmasse umhüllt und anschließend mit einer Hartgußmasse vollständig vergossen. DOLLAR A Steuergeräte, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, aber auch im industriellen Bereich, bei denen die elektronische Baugruppe nicht in ein separates Gehäuse eingebaut, sondern mittels eines Spritzgußverfahrens in einen thermo- oder duroplastischen Vollverguß eingebettet wird.Electrotechnical components on a carrier should also be accessible with a hard encapsulation after the complete encapsulation of the electronic assembly, for example to replace a battery or to make a software change. DOLLAR A The electronic assembly is first encased in a viscous and easy-to-remove casting compound and then completely encapsulated in a hard casting compound. DOLLAR A control units, in particular in a motor vehicle, but also in the industrial field, in which the electronic assembly is not installed in a separate housing, but is instead embedded in a thermoplastic or thermosetting full encapsulation by means of an injection molding process.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verkapselung einer vollvergossenen elektronischen Baugruppe nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a method for encapsulating a fully encapsulated Electronic assembly according to the preamble of claim 1.

Zunehmend werden Meß- und Steuergeräte im Kraftfahrzeugbereich, die aufgrund einer eigenen Spannungsversorgung autark sind und oftmals kei ne Schnittstelle nach außen aufweisen, aber auch andere Geräte im Indu striebereich mittels eines Spritzgußverfahrens in einen thermo- oder du roplastischen Vollverguß eingebettet. Ein separates (Kunststoff-)Gehäuse zum Schutz der Elektronik, in das die elektronische Baugruppe eingebaut wird, kann dadurch entfallen.Measuring and control devices in the motor vehicle sector are increasingly being used are self-sufficient due to their own power supply and often not ne interface to the outside, but also other devices in the Indu Striebereich by means of an injection molding process in a thermo- or du plastic full encapsulation embedded. A separate (plastic) housing to protect the electronics in which the electronic assembly is installed can be omitted.

Aus der Patentschrift DE 41 31 200 C2 ist ein verschraubtes Gehäuse bekannt, bei der eine Weichvergußmasse als zusätzlicher Feuchteschutz ein auf einem Trägerkörper befestigtes chipförmiges Bauelement bedeckt. Die Patent schrift US 5 319 522 zeigt eine mit einer Hartvergußmasse verkapselte Bau gruppe, die zum Schutz vor Hitze beim Vergießen und Feuchte in schrumpfbares Material eingehüllt ist.A screwed housing is known from patent specification DE 41 31 200 C2, with a soft sealing compound as additional moisture protection one on one Carrier body attached chip-shaped component covered. The patent Document US 5 319 522 shows a building encapsulated with a hard sealing compound group used to protect against heat during casting and moisture in shrinkable material is encased.

Bei einer vollständigen Verkapselung durch eine thermo- oder duroplasti sche Vergußmasse einer elektronischen Baugruppe, die über keine Schnitt stelle verfügt, ergibt sich das Problem, daß nach dem Vergießvorgang die elektrotechnischen Komponenten wie Batterie oder Programmspeicher nicht mehr zugänglich sind, um sie beispielsweise auszutauschen oder eine Softwareänderung vorzunehmen, ohne dass dabei die elektrotechnischen Komponenten zerstört werden. In beiden genannten Dokumenten wird kein Hinweis zur Lösung dieser Problematik gegeben.With a complete encapsulation by a thermoplastic or thermoset potting compound of an electronic assembly that has no cut place, the problem arises that after the casting process electrotechnical components such as battery or program memory are no longer accessible, for example to replace them or to replace them Make software changes without changing the electrotechnical Components are destroyed. In both documents mentioned no indication given to solve this problem.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Verkapselung einer vollvergossenen elektronischen Baugruppe anzugeben, so dass die elektro technischen Komponenten nach Entfernen der Verkapselung unzerstört zugänglich sind.It is therefore an object of the invention to provide a method for encapsulating a fully encapsulated electronic assembly specify, so that the electro technical components undamaged after removing the encapsulation are accessible.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die elektroni sche Baugruppe zuerst mit einer zähflüssigen und leicht zu entfernenden Vergußmasse umhüllt und anschließend mit einer Hartgußmasse vollständig umgossen wird.This object is achieved according to the invention in that the electronic first assembly with a viscous and easy to remove Casting compound encased and then completely with a hard casting compound is cast around.

Die Vorteile der Erfindung liegen darin, daß die elektronische Baugruppe vor extremen Umgebungsbedingungen, wie sie beispielsweise beim Fahrbe trieb eines Kraftfahrzeugs auftreten, geschützt ist, und nach Abnehmen der Hartgußschale und Abziehen der Vergußmasse die elektrotechnischen Kom ponenten frei zugänglich sind.The advantages of the invention are that the electronic assembly against extreme environmental conditions, such as those encountered when driving Drive a motor vehicle occur, is protected, and after removing the Chilled cast iron shell and peeling the potting compound the electrotechnical com components are freely accessible.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.Advantageous developments of the invention are in the subclaims described.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend ausführlich erläutert und anhand der Figuren dargestellt.An embodiment of the invention is explained in detail below and shown with the help of the figures.

Es zeigenShow it

Fig. 1 eine vollständig mit einer zähflüssigen Vergußmasse umhüllte Baugruppe und Fig. 1 is a completely covered with a viscous potting compound and

Fig. 2 die Baugruppe der Fig. 1, zusätzlich umhüllt mit einer Hartguß masse. Fig. 2, the assembly of Fig. 1, additionally encased with a chilled mass.

Die Fig. 1 zeigt eine Druck- und Temperaturmeßvorrichtung für die Reifen eines Kraftfahrzeuges in Form einer Baugruppe 1, bestehend aus einem Träger 2, bei dem es sich um eine mit elektrotechnischen Komponenten 3 bestückte Leiterplatte handelt. In eine mit dem Träger 2 mechanisch und elektrisch verbundene Batteriehalterung 4 ist eine auswechselbare Batterie 5 zur elektrischen Versorgung der elektrotechnischen Komponenten 3 ein gelegt. Zur Druckmessung dient ein auf dem Träger 2 angeordnetes Meß röhrchen 7, das mit einer Druckmeßdose 8 verbunden ist. Eine zum Senden der gemessenen Daten an eine am oder im Fahrzeug angebrachte Emp fangseinheit dient eine nicht sichtbare Leitbahnantenne. Fig. 1 shows a pressure and temperature measuring device for the tires of a motor vehicle in the form of an assembly 1 consisting of a support 2, which is a equipped with electrical components 3 printed circuit board. In a with the carrier 2 mechanically and electrically connected battery holder 4 , a replaceable battery 5 for the electrical supply of the electrotechnical components 3 is inserted. To measure the pressure, a measuring tube 7 is arranged on the carrier 2 and is connected to a pressure cell 8 . A track antenna, which is not visible, is used to send the measured data to a receiving unit mounted on or in the vehicle.

Damit die elektrotechnischen Komponenten 3, insbesondere die Batterie 5 auch nach erfolgter Verkapselung zugänglich sind, wird die fertig montierte Baugruppe 1 zuerst vollständig mit einer Vergußmasse umhüllt, wodurch eine Schutz- und Zwischenschicht 6 um die Baugruppe 1 entsteht. Bei der Vergußmasse handelt es sich vorzugsweise um einen zähflüssigen Silikon kautschuk, der nach dem Aushärten wegen seiner gummiartigen Eigen schaften und aufgrund des hohen Vernetzungsgrades seiner Molekülketten untereinander rückstandsfrei und in einem Stück von der Baugruppe 1 ab gezogen werden kann. Die mit der Vergußmasse erzeugte Schutzschicht 6, auch als Coating bezeichnet, hat vorzugsweise eine Dicke von 0,5 bis 0,8 mm.So that the electrotechnical components 3 , in particular the battery 5 , are accessible even after the encapsulation has taken place, the fully assembled assembly 1 is first completely encased in a casting compound, as a result of which a protective and intermediate layer 6 is formed around the assembly 1 . The casting compound is preferably a viscous silicone rubber, which after curing because of its rubber-like properties and due to the high degree of crosslinking of its molecular chains can be removed from one another without residue and in one piece from assembly 1 . The protective layer 6 produced with the sealing compound, also referred to as coating, preferably has a thickness of 0.5 to 0.8 mm.

Vorzugsweise durch einen zweiten, partiell beschränkten Coatingvorgang erreicht man, daß zum Beispiel zwischen Anschlußbeinchen von Komponen ten 3 keine Nischen (Hinterschneidungen) verbleiben, in die eine später auf zubringende Vergußmasse gelangen könnte.Preferably, a second, partially limited coating process ensures that, for example, no niches (undercuts) remain between the connecting legs of components 3 , into which a potting compound to be added later could get.

Der Zugang auch nach erfolgter Verkapselung zu den Komponenten 3 ist sinnvoll, damit beispielsweise die Batterie 5 oder andere Komponenten 3 ausgetauscht werden können, oder damit eine Sofwareänderung mittels Neuprogrammierung eines Speicherbauelements vorgenommen werden kann.Access to the components 3 even after the encapsulation has taken place makes sense, so that, for example, the battery 5 or other components 3 can be replaced, or so that a software change can be carried out by reprogramming a memory component.

Fig. 2 zeigt die fertiggestellte Druck- und Temperaturmeßvorrichtung als vergossene Baugruppe 1 der Fig. 1. Als Schutz für die elektrotechnischen Komponenten dient eine Hartgußschale 9, die das Gehäuse der Baugruppe 1 bildet und aus einem spritzfähigen, thermo- oder duroplastischen Kunst stoff, vorzugsweise Epoxidharz, hergestellt wird. Die Verkapselung der Bau gruppe 1 geschieht derart, daß der fertig montierte und mit der Schutz schicht 6 umhüllte Träger 2 (Fig. 1) in eine Form, deren Gestalt dem Negativ des späteren Gehäuses entspricht, eingelegt und anschließend der Kunst stoff in das Werkzeug eingespritzt wird. Fig. 2 shows the completed pressure and temperature measuring device as a potted assembly 1 of FIG. 1. A protection is provided for the electrotechnical components, a chill cast shell 9 , which forms the housing of the assembly 1 and preferably made of a sprayable, thermoplastic or thermosetting plastic Epoxy resin is produced. The encapsulation of construction group 1 is such that the fully assembled and coated with the protective layer 6 carrier 2 ( Fig. 1) in a form, the shape of which corresponds to the negative of the later housing, inserted and then injected into the plastic material of the tool becomes.

Die Baugruppe 1 wird im Innern eines Reifens am Reifenventil befestigt. Hierzu wird die nach innen verlängerte Ventilhülse des Reifenventils durch eine langlochartige Ausnehmung 10 in der Hartgußschale 9 geführt, und die Baugruppe 1 vorzugsweise mittels einer Schraubverbindung an der Ventil hülse befestigt. Durch eine runde Ausnehmung 11 in der Hartgußschale 9 gelangt die im Reifen gespeicherte Druckluft über das Meßröhrchen 7 in die Druckmeßdose 8 (Fig. 1), wo Druck und Temperatur gemessen werden. Die gemessenen Daten werden als Funksignal über die Leitbahnantenne gesen det und von einem Empfänger, der am Kraftfahrzeug in der Nähe des Rei fens angebracht ist, aufgenommen und beispielsweise an eine Fahrerinfor mationsanzeige weitergeleitet.The assembly 1 is attached to the tire valve inside a tire. For this purpose, the inwardly elongated valve sleeve of the tire valve is guided through a slot-like recess 10 in the chilled cast iron shell 9 , and the assembly 1 is preferably attached to the valve sleeve by means of a screw connection. Through a round recess 11 in the chilled cast shell 9 , the compressed air stored in the tire passes through the measuring tube 7 into the pressure cell 8 ( FIG. 1), where pressure and temperature are measured. The measured data are sent as a radio signal via the guideway antenna and received by a receiver, which is attached to the motor vehicle in the vicinity of the tire, and for example passed on to a driver information display.

Die Druck- und Temperaturmeßvorrichtung soll über mehrere Jahre hinweg funktionieren und ist deshalb mit teuren Bauelementen bestückt. Da die Batterie 5 (Fig. 1) jedoch nach ca. drei Jahren erschöpft ist und ausgetauscht werden muß, weist die Hartgußschale 9 zum nachträglichen Auftrennen und Entfernen eine Trennkante 12 als Sollbruchstelle auf. Zum Wechseln der Batterie 5 wird die Hartgußschale 9 aufgetrennt und entfernt, die aus Sili konkautschuk bestehende Schutzschicht 6 (Fig. 1) abgezogen und Batterie 5, Hartgußschale 9 und der Silikonkautschuk getrennt dem Recycling zuge führt. The pressure and temperature measuring device should function for several years and is therefore equipped with expensive components. However, since the battery 5 ( FIG. 1) is exhausted after approximately three years and has to be replaced, the chilled cast iron shell 9 has a separating edge 12 as a predetermined breaking point for subsequent separation and removal. To change the battery 5 , the chilled cast iron shell 9 is separated and removed, the protective layer 6 made of silicone rubber is removed ( FIG. 1) and the battery 5 , chilled cast iron shell 9 and the silicone rubber are separately fed for recycling.

Nach Einsetzen einer neuen Batterie wird vorzugsweise im Herstellerwerk die Baugruppe 1 erneut mit einer Schutzschicht 6 überzogen und danach mittels eines Spritzwerkzeuges mit einer neuen Hartgußschale 9 eingekap selt. Beim Wechsel der Batterie wird zweckmäßig auch eine aktualisierte Softwareversion in den Programmspeicher geladen.After inserting a new battery, the assembly 1 is preferably again covered with a protective layer 6 in the manufacturer's plant and then encapsulated by means of an injection mold with a new hard cast shell 9 . When changing the battery, an updated software version is also conveniently loaded into the program memory.

Auch für das Recycling der Druck- und Temperaturmeßvorrichtung nach Ablauf seiner Gebrauchsdauer ist es vorteilhaft, wenn die Baugruppe 1 in ih re einzelnen Bestandteile Gehäuse 9, Coating 6 und Träger 2 getrennt wer den kann, um so eine möglichst vollständige Sortenreinheit der Ausgangs materialien zu erreichen.Also for the recycling of the pressure and temperature measuring device after the end of its useful life, it is advantageous if the assembly 1 in its individual components housing 9 , coating 6 and carrier 2 can be separated, so as to achieve the most complete possible sort of raw materials ,

Claims

1. A method for encapsulating a fully encapsulated electronic construction group ( 1 ), which consists of a with electrotechnical components ( 3 ) populated th carrier ( 2 ), characterized in that the electronic assembly ( 1 ) first with a viscous and easy to remove Ver Casting compound ( 6 ) is enveloped and then completely cast with a hard casting compound ( 9 ) dig.

2. The method according to claim 1, characterized in that silicone rubber is used as casting compound ( 6 ).

3. The method according to claim 1, characterized in that a thermosetting or thermoplastic material is used to manufacture the hard cast shell ( 9 ).

4. The method according to claim 3, characterized in that epoxy resin is used to manufacture the chilled cast shell ( 9 ).

5. The method according to claim 4, characterized in that the hard cast shell ( 9 ) by means of predetermined breaking points ( 12 ) and can be separated from the assembly ( 1 ).

6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the electronic assembly ( 1 ) comprises a pressure and temperature measuring device for tires of a motor vehicle.