DE3833146A1 - Method for producing a controller - Google Patents

Method for producing a controller

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DE3833146A1 DE19883833146 DE3833146A DE3833146A1 DE 3833146 A1 DE3833146 A1 DE 3833146A1 DE 19883833146 DE19883833146 DE 19883833146 DE 3833146 A DE3833146 A DE 3833146A DE 3833146 A1 DE3833146 A1 DE 3833146A1
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Abstract

In the case of a method for producing a controller, components which are mounted on a carrier and whose connecting conductors (210, 31) are soldered to a printed circuit board (4) are mounted on the carrier before soldering. This results in stress-free solder points being produced. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Steuergeräts, insbesondere eines KFZ-Steuergeräts gemäß Oberbe­ griff von Anspruch 1.The invention relates to a method for producing a Control device, in particular a motor vehicle control device according to Oberbe handle of claim 1.

Bei KFZ-Steuergeräten ist es besonders wichtig, die elektri­ schen Anschlußleiter der einzelnen Bauteile möglichst spannungs­ frei zu verlöten. Durch die hohen Rüttelbeanspruchungen kommt es sonst im Betrieb des Kraftfahrzeugs leicht zum Bruch von Lötstellen und damit zu erhöhten Übergangswiderständen an die­ sen Lötstellen oder sogar zu Leitungsunterbrechungen.With vehicle control units, it is particularly important that the electri The connecting conductor of the individual components should be as voltage free to solder. Due to the high vibrations otherwise it easily breaks during operation of the motor vehicle Soldering points and thus increased contact resistance to the sen solder joints or even to line breaks.

Solche Spannungen entstehen, wenn große Widerstände, Leistungs­ halbleiter oder Stecker etc. auf einem Träger befestigt werden, nachdem ihre Anschlußleiter mit der Leiterplatte verlötet wur­ den und die Leiterplatte ebenfalls an einem Teil des Trägers fixiert wurde. Der Träger kann dabei ein Kühlkörper, ein Gehäu­ se oder ein Teil davon sein, an dem jeweils eines oder mehrere solcher Bauteile befestigt werden.Such tensions arise when there is great resistance, power semiconductors or plugs etc. are attached to a carrier, after their lead has been soldered to the circuit board the and the circuit board also on part of the carrier was fixed. The carrier can be a heat sink, a housing se or a part of it, on each of which one or more such components are attached.

In Verbindung mit wärmeerzeugenden elektrischen Bauteilen ist es bekannt, diese mit einem Zwischenkühlkörper auf der Leiter­ platte anzuordnen und den Zwischenkühlkörper nach der Montage und dem Lötprozeß an einem Hauptkühlkörper zu befestigen.In connection with heat-generating electrical components it is known this with an intermediate heat sink on the conductor plate to arrange and the intermediate heat sink after assembly and attach the soldering process to a main heat sink.

Damit lassen sich aber Spannungen in den Lötstellen nicht aus­ reichend vermindern. Außerdem entsteht bei dieser Methode durch den geteilten Kühlkörper ein zusätzlicher Wärmeübergangswider­ stand, der die Wärmeableitung verschlechtert.However, this does not prevent tensions in the solder joints reduce sufficiently. It also arises with this method the divided heat sink an additional heat transfer resistance stood, which deteriorates the heat dissipation.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Her­ stellung eines Steuergeräts so durchzuführen, daß mechanische Spannungen in den Lötstellen weitgehend vermieden werden. The object of the invention is to provide a method for manufacturing position of a control unit so that mechanical Tensions in the solder joints are largely avoided.  

Die erfindungsgemäße Lösung ist im Anspruch 1 gekennzeichnet. Sie hat den zusätzlichen Vorteil, daß keine zusätzlichen Wärme­ übergangswiderstände entstehen und alle Anschlußleiter in einem Arbeitsgang verlötet werden können. Vorteilhafte Weiterbildun­ gen der Erfindung befinden sich in den Unteransprüchen.The solution according to the invention is characterized in claim 1. It has the additional advantage that there is no additional heat Contact resistances are created and all connecting conductors in one Operation can be soldered. Advantageous further training gene of the invention are in the dependent claims.

Die erfindungsgemäße Lösung sieht vor, die Bauteile, deren An­ schlußleiter mit der Leiterplatte verlötet werden müssen und die außerdem an einem nicht auf der Leiterplatte befindlichen Träger befestigt werden, vor dem Verlöten mit der Leiterplatte auf ihrem jeweiligen Träger zu befestigen. Dies sind z.B. Lei­ stungshalbleiter, die mit einem Kühlkörper verschraubt werden oder Stecker, die mit einem Gehäuse verbunden sind. Nachdem die Bauteile auf dem Kühlkörper bzw. an dem Gehäuse befestigt sind, wird die Leiterplatte mit ihren Bohrungen auf die Anschlußlei­ ter dieser Bauteile aufgelegt und ebenfalls befestigt. Die An­ schlußleiter der Bauteile ragen dabei durch die Bohrungen der Leiterplatte.The solution according to the invention provides the components, the type of which final conductor must be soldered to the circuit board and which also on a not on the circuit board Carrier are attached before soldering to the circuit board to attach to their respective carrier. These are e.g. Lei device semiconductors that are screwed to a heat sink or plugs that are connected to a housing. after the Components are attached to the heat sink or to the housing, the circuit board with its holes on the connection line ter placed these components and also attached. The An the final conductor of the components protrude through the holes in the Circuit board.

Danach werden die Lötverbindungen der Enden aller Anschlußlei­ ter mit den Leiterbahnen auf der Leiterplatte hergestellt. Da­ bei können keine mechanischen Spannungen mehr entstehen, da die räumliche Lage aller zu verlötenden Elemente, Bauteile und Lei­ terplatte, bereits vor dem Verlöten endgültig festlag.After that, the solder connections are the ends of all the connection leads ter produced with the conductor tracks on the circuit board. There mechanical stresses can no longer arise because the spatial position of all elements, components and leads to be soldered terplatte, already fixed before soldering.

Vorteilhafterweise werden auch die übrigen auf der Leiterplatte befindlichen elektrischen Bauteile bei diesem Lötprozeß vor­ zugsweise in einem Arbeitsgang mitverlötet, so daß kein weite­ rer Lötvorgang notwendig ist.The others are also advantageously on the circuit board electrical components in this soldering process preferably also soldered in one operation, so that no longer The soldering process is necessary.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Leiterplatte und die Bauteile so in einem Gehäuse angeordnet sind, daß sie mit Schwallötung verlötet werden können. Das be­ deutet, daß die Leiterplatte und die Enden der Anschlußleiter entweder über das Gehäuse hinausragen oder höchstens etwa 4 mm unterhalb der Gehäusebegrenzung liegen, so daß sie die Lötwelle noch erreichen kann. Um nun trotzdem zu ermöglichen, daß die Leiterplatte mit den verlöteten Anschlußleitern anschließend mindestens einige Millimeter hoch von einer Vergußmasse über­ deckt werden kann, wird das Gehäuse um einen Vergußrahmen er­ weitert. Dieses vergrößerte Gehäuse wird dann mit der Verguß­ masse aufgefüllt, die nun die Leiterplatte sicher überdeckt.In a development of the invention it is provided that the Printed circuit board and the components arranged in one housing are that they can be soldered with wave soldering. That be indicates that the circuit board and the ends of the connecting conductors either protrude beyond the housing or at most about 4 mm are below the housing limit, so that they are the solder wave can still achieve. In order to enable the  Then the circuit board with the soldered connection conductors at least a few millimeters high from a potting compound can be covered, the housing is around a casting frame continues. This enlarged housing is then potted filled up, which now safely covers the circuit board.

Die Erfindung wird anhand der Figuren näher erläutert, dabei zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to the figures demonstrate:

Fig. 1 die Draufsicht auf ein Zündsteuergerät, Fig. 2 einen Schnitt durch das Zündsteuergerät aus Fig. 1 entlang der Linie II-II, und Fig. 1 is a plan view of an ignition controller, Fig. 2 is a section through the ignition controller of Fig. 1 along the line II-II, and

Fig. 3 die Anwendung der Erfindung bei einem Motorsteuergerät mit einer Zusatzleiterplatte. Fig. 3 shows the application of the invention in an engine control unit with an additional circuit board.

Ein in Fig. 1 und 2 gezeigtes Zündsteuergerät hat einen Kühl­ körper 1 aus Alu-Druckguß mit dem es im Motorraum eines KFZ verschraubt wird und der zugleich den Boden eines Gehäuses zur Aufnahme der elektrischen Teile bildet. Auf diesem Kühlkörper 1 ist ein Gehäuserahmen 2 aus Kunststoff mit einem angegossenen Stecker 21 mit zwei Schrauben sowie ein Leistungshalbleiter 3 mit einer Schraube 32 befestigt. Der Gehäuserahmen 2 ist noch um einen aufgesetzten Vergußrahmen 22 erhöht, der nach oben offen ist.An example shown in Fig. 1 and 2, the ignition controller has a cooling body 1 of die-cast aluminum with which it is screwed in the engine compartment of a motor vehicle and at the same time forms the bottom of a housing for receiving the electrical components. On this heat sink 1 , a housing frame 2 made of plastic with a molded connector 21 with two screws and a power semiconductor 3 is fastened with a screw 32 . The housing frame 2 is further increased by a potting frame 22 which is open at the top.

In dem so gebildeten einseitig offenen Gehäuse befindet sich eine Leiterplatte 4, die eine nicht dargestellte elektrische Schaltung mit elektrischen Teilen für die Funktionen des Zünd­ steuergeräts trägt. Sie weist außerdem Bohrungen 41 auf für An­ schlußleiter 210 des Steckers 21 und Anschlußleiter 31 des Lei­ stungshalbleiters 3.In the thus formed one-sided open housing is a circuit board 4 , which carries an electrical circuit, not shown, with electrical parts for the functions of the ignition control unit. It also has holes 41 for circuit conductor 210 of the plug 21 and connecting conductor 31 of the power semiconductor 3 .

Die Anschlußleiter 210 sind teilweise in dem Gehäuserahmen 2 vergossen und verbinden das Gehäuseinnere elektrisch mit dem Stecker 21. The connecting conductors 210 are partially cast in the housing frame 2 and electrically connect the interior of the housing to the plug 21 .

Die Montage des Zündsteuergeräts beginnt mit dem Kühlkörper 1, auf den der Gehäuserahmen 2 mit dem angegossenen Stecker 21 und den integrierten Anschlußleitern 210 aufgeschraubt wird. Danach wird der Leistungshalbleiter 3 mit der Schraube 32 auf dem Kühl­ körper 1 verschraubt.The assembly of the ignition control unit begins with the heat sink 1 , onto which the housing frame 2 with the molded connector 21 and the integrated connecting leads 210 is screwed. Then the power semiconductor 3 is screwed to the cooling body 1 with the screw 32 .

Dann wird die Leiterplatte 4 so auf die Anschlußleiter 210 und 31 gelegt, daß diese durch die Bohrungen 41 ragen. Da die Lei­ terplatte 4 mit einer Lötwelle verlötet wird und dazu das Zünd­ steuergerät umgedreht werden muß, ist ein Führungsstift 6 vor­ gesehen, der die Leiterplatte 4 festhält.Then the circuit board 4 is placed on the connecting conductors 210 and 31 so that they protrude through the holes 41 . Since the Lei terplatte 4 is soldered to a soldering wave and the ignition control unit must be turned over for this purpose, a guide pin 6 is seen before, which holds the circuit board 4 .

Damit sind jetzt die Anschlußleiter 210 und 31 sowie die Leiter­ platte 4 bereits in ihren endgültigen räumlichen Lagen fixiert. Das Zündsteuergerät wird nun umgedreht und in einem Lötrahmen über eine Lötwelle geführt. Dabei werden alle auf der Leiter­ platte 4 notwendigen Lötverbindungen in einem Lötarbeitsgang spannungsfrei verlötet.So that the connecting conductors 210 and 31 and the circuit board 4 are already fixed in their final spatial positions. The ignition control device is now turned over and guided over a soldering shaft in a soldering frame. All 4 necessary solder connections on the circuit board are soldered stress-free in one soldering operation.

Nach dem Lötarbeitsgang wird der Vergußrahmen 22 in eine in dem Gehäuserahmen 2 vorgesehene Nut eingelegt. Die Leiterplatte 4 wird damit von dem Vergußrahmen 22 umrandet. Im letzten Arbeits­ gang wird schließlich das von dem Gehäuserahmen 2 und dem Kühl­ körper 1 gebildete und um den Vergußrahmen 22 erweiterte Gehäu­ se mit einer Vergußmasse aus Polyuretan aufgefüllt.After the soldering operation, the casting frame 22 is inserted into a groove provided in the housing frame 2 . The circuit board 4 is thus surrounded by the casting frame 22 . In the last working step, finally formed by the housing frame 2 and the cooling body 1 and expanded by the casting frame 22 , housings are filled with a casting compound made of polyurethane.

Die Fig. 3 zeigt die Anwendung der Erfindung bei einem Motor­ steuergerät, mit einer Zusatzleiterplatte 5. Diese ist mit ei­ ner Leiterplatte 4 A über ein flexibles Leiterband 51 elektrisch verbunden. FIG. 3 shows the application of the invention in an engine control unit, with an additional printed circuit board 5. This is electrically connected to egg ner printed circuit board 4 A via a flexible conductor strip 51 .

Bei dieser Ausführungsform übernimmt ein Gehäuserahmen 2 A zu­ gleich die Kühlkörperfunktion. Dementsprechend werden die Wärme erzeugenden Bauteile, von denen in der Fig. 3 beispielhaft ein Leistungshalbleiter 3 A dargestellt ist, vor dem Verlöten mit Klammern 33 an dem Gehäuserahmen 2 A befestigt. In this embodiment, a housing frame 2 A simultaneously takes over the heat sink function. Accordingly, the heat-generating components, of which a power semiconductor 3 A is shown by way of example in FIG. 3, are fastened to the housing frame 2 A with brackets 33 before the soldering.

Bei dieser Ausführungsform sind statt einem an dem Gehäuserah­ men 2 A angegossenen Stecker Steckleisten 42 und 52 mit entspre­ chenden Anschlußleitern 210 A auf der Leiterplatte 4 A und der Zusatzleiterplatte 5 vorgesehen. Diese sind in der Fig. 3 nur teilweise eingezeichnet. Die Leiterplatte 4 A trägt dabei die zweireihige Steckleiste 42 und die Zusatzleiterplatte 5 die ein­ reihige Steckleiste 52, die im fertigmontierten Zustand, wenn die Zusatzleiterplatte 5 aus ihrer in der Fig. 3 gezeigten Stellung auf den Gehäuserahmen 2 A rückgeklappt ist, übereinan­ der liegen.In this embodiment, instead of a connector molded onto the housing frame 2 A, connector strips 42 and 52 with corresponding connecting conductors 210 A are provided on the printed circuit board 4 A and the additional printed circuit board 5 . These are only partially shown in FIG. 3. The printed circuit board 4 A carrying case the two-row connector strip 42 and the auxiliary board 5, a row bus bar 52, the are in the completely mounted state when the auxiliary board 5 is back folded from their in FIG. Position shown 3 to the body frame 2 A, übereinan.

Der Lötarbeitsgang wird auch hier mit einer Lötwelle ausge­ führt. Um die fertig bestückte und auf die Anschlußleiter 31 A des Leistungshalbleiters 3 A aufgesteckte Leiterplatte 4 A und die fertig bestückte Zusatzleiterplatte 5 zu verlöten, wird die Zusatzleiterplatte 5, wie in Fig. 3 angedeutet aus dem Gehäu­ serahmen 2 A herausgeschwenkt, so daß sie im gleichen Lötarbeits­ gang verlötet werden kann.The soldering process is also carried out here with a soldering wave. To be soldered to the assembled finished and the connecting conductors 31 A of the power semiconductor 3 A plugged circuit board 4 A and the completely assembled auxiliary board 5, the auxiliary board 5 as shown in FIG. 3 is indicated from the Gehäu serahmen 2 A pivoted so as to in same soldering operation can be soldered.

Claims (5)

1. Verfahren zur Herstellung eines Steuergerätes, insbesondere eines KFZ-Steuergerätes, das mindestens ein Bauteil mit An­ schlußleitern (210, 31) und eine Leiterplatte (4) mit Bohrungen (41) für die Anschlußleiter (210, 31) und mit Leiterbahnen zur elektrischen Verbindung der Anschlußleiter (210, 31) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst das Bauteil an einem Träger befestigt wird und dann die Leiterplatte (4) mit ihren Bohrungen (41) auf die Anschluß­ leiter (210, 31) aufgelegt und befestigt wird, so daß die An­ schlußleiter (210, 31) durch die Bohrungen ragen, daß danach die Lötverbindungen der Enden aller Anschlußleiter (210, 31) mit den Leiterbahnen hergestellt werden.1. A method for producing a control unit, in particular a motor vehicle control unit, the at least one component with circuit conductors ( 210 , 31 ) and a circuit board ( 4 ) with holes ( 41 ) for the connecting conductors ( 210 , 31 ) and with conductor tracks for electrical Connection of the connecting conductors ( 210 , 31 ), characterized in that first the component is attached to a carrier and then the circuit board ( 4 ) with its holes ( 41 ) is placed on the connecting conductor ( 210 , 31 ) and fastened, so that the connection conductor ( 210 , 31 ) protrude through the holes, that then the solder connections of the ends of all connection conductors ( 210 , 31 ) are made with the conductor tracks. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Lötverbindungen in einem einzigen Arbeitsgang durch Schwallötung hergestellt werden.2. The method according to claim 1, characterized, that all solder connections in a single operation Wave soldering can be produced. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatte vor der Befestigung mit weiteren Bauele­ menten bestückt wird, derart, daß diese auf der später den Bau­ teilen zugewandten Seite liegen und nur durch Abbiegen ihrer Anschlußleiter in den zugehörigen Bohrungen der Leiterplatte gehalten werden.3. The method according to claim 2, characterized, that the circuit board before attaching with other components elements is populated in such a way that this will later build share facing side and only by turning their Connection conductor in the corresponding holes in the circuit board being held. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Verlöten ein Vergußrahmen (22) mit dem Träger so verbunden wird, daß er die Leiterplatte (4) umgibt und daß der Vergußrahmen (22) mit einer Vergußmasse ausgefüllt wird, die die Leiterplatte (4) und ihre Lötstellen abdeckt.4. The method according to claim 1, characterized in that after the soldering a casting frame ( 22 ) is connected to the carrier so that it surrounds the circuit board ( 4 ) and that the casting frame ( 22 ) is filled with a sealing compound that the circuit board ( 4 ) and covers their solder joints. 5. Steuergerät hergestellt nach dem Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Bauteile ein wärmeerzeugendes Bauteil ist, das auf einem Kühlkörper (1) befestigt ist, und das andere Bauteil ein Stecker (21) ist, wobei der Stecker (21) und ein offener Gehäuserahmen (2) ein einstückiges Formteil bilden und der Ge­ häuserahmen (2) das wärmeerzeugende Bauteil umschließt,
daß der Gehäuserahmen (2) einen Führungsstift (6) aufweist, an dem die Leiterplatte (4) gehaltert ist,
daß der Gehäuserahmen (2) mit einer umlaufenden Nut versehen ist, in der ein Vergußrahmen (22) steckt, und
daß der Vergußrahmen (22) mit Vergußmasse ausgegossen ist.5. Control device manufactured by the method according to claim 1, characterized in that one of the components is a heat-generating component which is attached to a heat sink ( 1 ), and the other component is a plug ( 21 ), the plug ( 21 ) form and an open housing frame (2) a one-piece molding and the Ge houses mimic (2) the heat-generating component encloses,
that the housing frame ( 2 ) has a guide pin ( 6 ) on which the circuit board ( 4 ) is held,
that the housing frame ( 2 ) is provided with a circumferential groove in which a casting frame ( 22 ) is inserted, and
that the casting frame ( 22 ) is poured out with casting compound.
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