Potentialausgieich in einem Steuergerät für ein Kraftfahrzeug Potential equalization in a control unit for a motor vehicle
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Potentialausgleich in einem Steuergerät für ein Kraftfahrzeug, ein Verfahren zur Herstellung eines Potentialaus- gleichs in einem Steuergerät sowie ein Steuergerät mit einer entsprechenden Anordnung. The invention relates to an arrangement for equipotential bonding in a control device for a motor vehicle, a method for producing a potential equalization in a control device and a control device with a corresponding arrangement.
Für ein Steuergerät in einem Kraftfahrzeug ist aus Gründen der elektromagnetischen Verträglichkeit insbesondere eine Masseanbindung des Schaltungsträgers des Steuergeräts zum Steuergerätgehäuse, bzw. zur Steuergerätgrundplatte, welche üblicherweise aus Aluminium ist, notwendig. For reasons of electromagnetic compatibility, a ground connection of the circuit carrier of the control device to the control device housing, or to the control device base plate, which is usually made of aluminum, is necessary for a control device in a motor vehicle.
Ein Massebond ist vor allem aus Gründen der elektromagnetischen Verträglichkeit erforderlich, um den Masseversatz zwischen dem Getriebegehäuse, d. h. der Masse am Fahrzeug und dem Steuergerät auszugleichen. Masse bezeichnet hierbei das elektrische Bezugspotential für Signal- und Betriebsspannungen im Fahrzeug bzw. Steuergerät. Bisher ist hierzu in der Regel eine direkte Bondverbindung vom Schaltungsträger auf eine Grundplatte des Steuergeräts aus Aluminium vorgesehen. Hierzu muss die Bondfläche mechanisch bearbeitet sein. Dies verur- sacht zusätzliche Herstellungskosten, da hier sonst keine weitere Bearbeitung notwendig ist. Eine Schwierigkeit besteht darin, dass die Bondfläche Verschmutzungen aufweisen kann oder die Bondfläche die Anforderungen an die Oberrlä- chenbeschaffenheit bzgl. Rauigkeit nicht erfüllt, und somit keine sichere Bondverbindung gewährleistet ist, was Reparaturen nach sich ziehen kann. A Massebond is required mainly for reasons of electromagnetic compatibility to the mass offset between the gear housing, d. H. balance the mass of the vehicle and the control unit. In this case, ground denotes the electrical reference potential for signal and operating voltages in the vehicle or control unit. So far, this is usually a direct bond from the circuit board provided on a base plate of the control unit made of aluminum. For this purpose, the bonding surface must be machined. This causes additional production costs, as otherwise no further processing is necessary here. One difficulty is that the bonding surface may be contaminated or that the bonding surface does not meet the surface roughness requirements with regard to roughness, and thus no secure bond connection is ensured, which may entail repairs.
Üblicherweise wird der Massebond direkt auf die Aluminium-Druckguss- Grundplatte gesetzt. Um die Bondbarkeit auf der Grundplatte zu gewährleisten, ist eine mechanisch bearbeitete Fläche erforderlich, zum Beispiel eine gefräste Fläche. Insbesondere muss die Grundplatte zum Beispiel mit Perchlorethylen gewaschen, insbesondere entfettet werden, um den strengen Sauberkeits- und
Oberflächenanforderungen zu genügen. Dies ist ein teures und insbesondere um- weltschädiiches Verfahren. Typically, the ground bond is placed directly on the die-cast aluminum baseplate. To ensure the bondability to the base plate, a machined surface is required, for example, a milled surface. In particular, the base plate must be washed, for example, with perchlorethylene, in particular degreased to the strict cleanliness and Surface requirements to meet. This is an expensive and, in particular, environmentally damaging process.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Steuergerät für ein Kraft- fahrzeug und ein Verfahren zu dessen Herstellung zu schaffen, bei welchem der Potentiaiausgleich des Schaltungsträgers zum Getriebegehäuse vereinfacht ist. The invention is therefore based on the object to provide a control device for a motor vehicle and a method for its production, in which the Potentiaiausgleich the circuit substrate is simplified to the transmission housing.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmaie der Ansprüche 1, 9 und 11 gelöst. Der Kern der erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin, dass mindestens ein Kontaktierungselement , das zum Herstellen eines Potentialausgleichs den Schal- tungsträger mit der Trägerstruktur mittels eines Verbindungselements elektrisch leitend verbindet, eine bondbare Oberflächenbeschichtung aufweist. Insbesondere besteht diese Oberflächenbeschichtung auf dem Kontaktierungselement aus galvanisch oder chemisch abgeschiedenem. Material aus Aluminium., Kupfer, Silber, oder einer Verbindung wie Nickel/Gold, Nickel/Silber, Nickel/Palladium/Gold oder Nickel/Palladium/Silber. Dabei kann das Kontaktierungselement ganz oder auch nur teilweise beschichtet sein, wodurch vorteilhaft- erweise eine oder auch mehrere definierte bondbare Oberfl ächen entstehen können. This object is solved by the Merkmaie of claims 1, 9 and 11. The core of the arrangement according to the invention consists in that at least one contacting element, which electrically connects the circuit carrier to the carrier structure by means of a connecting element in order to produce a potential equalization, has a bondable surface coating. In particular, this surface coating on the contacting element of galvanically or chemically deposited. Material of aluminum., Copper, silver, or a compound such as nickel / gold, nickel / silver, nickel / palladium / gold or nickel / palladium / silver. In this case, the contacting element can be completely or even partially coated, whereby advantageously one or more defined bondable surfaces can arise.
Der Einfachheit halber ist das beschichtete Kontaktierungselement, das mit der Trägerstruktur kraft- oder formschlüssig verbunden ist, z. B. als Schraube oder Niet ausgeführt, wobei eine Schraube besonders einfach montiert werden kann. For the sake of simplicity, the coated contacting element, which is non-positively or positively connected to the support structure, for. B. designed as a screw or rivet, a screw can be very easily mounted.
Vorzugsweise ist die Trägerstruktur zumindest als Teil, insbesondere als Grundplatte des Steuergerätgehäuses, beispielsweise aus Aluminium, ausgebildet. Vortelhafterweise umfasst der Schaltungsträger eine Leiterplatte, insbesondere mit einem Keramiksubstrat, wobei insbesondere das Verbindungselement zwi-
sehen Schaltungsträger und Trägerstruktur speziell als Massebond ausgeführt sein kann. Preferably, the support structure is formed at least as a part, in particular as a base plate of the control unit housing, for example made of aluminum. Advantageously, the circuit carrier comprises a printed circuit board, in particular with a ceramic substrate, wherein in particular the connecting element between see circuit carrier and carrier structure can be designed specifically as a ground bond.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht ein besonders einfaches Herstellen eines Potentialausgleichs zwischen einem Schaltungsträger eines Steuergeräts und dessen Gehäuse. Zunächst werden insbesondere ein Steuergerät mit einem Schaltungsträger und einer Trägerstruktur bzw. Grundplatte nebst einem Verbindungselement und einem Kontaktierungselement bereit gestellt, wobei das Kontaktierungselement eine bondbare Oberflächenbeschichtung aufweist . The method according to the invention enables a particularly simple establishment of a potential equalization between a circuit carrier of a control device and its housing. First of all, in particular a control device with a circuit carrier and a carrier structure or base plate together with a connecting element and a contacting element are provided, wherein the contacting element has a bondable surface coating.
Anschließend wird eine insbesondere kraft- oder formschlüssigen Verbindung zwischen dem Kontaktierungselement mit der Trägerstruktur hergesteilt, wobei diese Verbindung auch elektrisch leitend ist. Beispielsweise wird dabei eine Schraube mit einer entsprechenden Oberflächenbeschichtung in eine entspre- chende Gewindeöffnung einer Gehäusegrundplatte eingeschraubt. Subsequently, a particular non-positive or positive connection between the contacting element with the support structure is made, this compound is also electrically conductive. For example, a screw with a corresponding surface coating is screwed into a corresponding threaded opening of a housing base plate.
Abschließend wird dann eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Kontaktierungselement und dem Schaltungsträger mitteis des Verbindungselements, z. B. einem Dickdrahtbond aus Aluminium, hergestellt . Finally, an electrically conductive connection between the contacting element and the circuit carrier mitteis of the connecting element, for. As a Dickdrahtbond made of aluminum.
Zusätzliche Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Die einzige Figur zeigt einen Teilquerschnitt einer erfindungsgemäßen Anordnung. Ein Steuergerät 1 für ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Getriebesteuergerät umfasst ein Gehäuse zur Aufnahme eines elektrischen Bauteils 6 eine Trägerstruktur 2, mindestens eine Seitenwand 8 und einen, hier nicht gezeigten Deckel. Die Grundplatte 2 kann auch einteilig mit der Seitenwand 8 ausgebildet sein. Additional features and details of the invention will become apparent from the description of embodiments with reference to the drawings. The single FIGURE shows a partial cross section of an arrangement according to the invention. A control device 1 for a motor vehicle, in particular a transmission control device comprises a housing for receiving an electrical component 6, a support structure 2, at least one side wall 8 and a lid, not shown here. The base plate 2 may also be formed integrally with the side wall 8.
Das elektrische Bauteil 6 ist auf einem Schaltungsträger 4, z. B. einer Leiterplatte, angeordnet, beispielsweise geklebt oder gelötet. Der Schaltungsträger 4 wiede
rum ist auf der Trägerstruktur , insbesondere einer formstabilen Gmndplatte 2 aus Aiuminiumdruckguss, angeordnet, insbesondere geklebt. The electrical component 6 is mounted on a circuit carrier 4, z. As a circuit board, arranged, for example, glued or soldered. The circuit carrier 4 again rum is on the support structure, in particular a dimensionally stable Gmndplatte 2 Aiuminiumdruckguss arranged, in particular glued.
Das Kontaktierungselement ist in diesem Fall als Schraube?, insbesondere eine Außensechskantschraube mit einem Schraubenkopf mit mehreren verschiedenen definierten Oberflächen ausgeführt. In der Figur ist nur die Oberseite des Schraubenkopfs mit einer bondbaren Oberflächenbeschichtung 5 versehen. Die beschichtete Schraube 7 ist hier kraftschlüssig und elektrisch leitend in eine entsprechende Gewindeöffnung der Grundplatte 2 eingeschraubt. In der Figur ist die Schraube 7 derart in die Gewindeöffnung der Grundplatte 2 eingeschraubt, dass nach Herstellung der kraftschlüssigen Verbindung der Schraubenkopf beanstandet zur Grundplatte 2 ist. Der Schraubenkopf könnte jedoch auch ganz in die Grundplatte 2 eingeschraubt sein, wodurch die elektrisch leitende Oberfläche zwischen Schraube 7 und Grundplatte 2 noch erhöht werden würde. The contacting element is designed in this case as a screw, in particular an external hex screw with a screw head with several different defined surfaces. In the figure, only the top of the screw head is provided with a bondable surface coating 5. The coated screw 7 is here screwed non-positively and electrically conductive in a corresponding threaded opening of the base plate 2. In the figure, the screw 7 is screwed into the threaded opening of the base plate 2 such that after production of the frictional connection of the screw head complains to the base plate 2 is. However, the screw head could also be completely screwed into the base plate 2, whereby the electrically conductive surface between the screw 7 and base plate 2 would be increased.
Eine alternative Art des Verbindens des Kontaktierungselements 7 mit der Grundplatte 2 zum Schrauben, wäre beispielsweise Nieten, Löten, Schweißen oder Kleben. Der Schaltungsträger 4 ist mit der bondbaren Oberflächenbeschichtung 5 der Schraube 7 mittels des Verbindungselements 3 elektrisch leitend verbunden. Insbesondere ist das Verbindungselement als Dickdrahtbond 3 aus Aluminium ausgeführt. Als Verbindungselement 3 wäre aber auch jede andere Art von Draht- oder Bandverbindung möglich, z.B. als Aluminiumdünndraht, Golddraht, Kupferdraht, Kupferbändchen oder Aluminiumbändchen möglich. An alternative way of connecting the contacting element 7 with the base plate 2 for screwing would be, for example, riveting, soldering, welding or gluing. The circuit carrier 4 is electrically conductively connected to the bondable surface coating 5 of the screw 7 by means of the connecting element 3. In particular, the connecting element is designed as a thick-wire bond 3 made of aluminum. As connecting element 3 but any other type of wire or ribbon connection would be possible, e.g. as aluminum thin wire, gold wire, copper wire, copper tapes or aluminum tapes possible.
Erfindungsgemäß können auch metallische oder nichtmetallische und bisher nicht bondbare Materialien, welche eine elektrische Leitfähigkeit aufweisen, prozesssicher bzw. prozesssicherer mit einem definierten Potenzial und einem niedrigen Übergangswiderstand miteinander verbunden werden.
Materialunterschiede bei zu verbindendenen Gehäusekomponenten haben dabei einen deutlich geringeren Einfluss auf den Bondprozess. According to the invention, metallic or non-metallic and hitherto non-bondable materials which have an electrical conductivity can also be connected to each other in a process-reliable or process-reliable manner with a defined potential and a low contact resistance. Material differences in the housing components to be connected have a significantly lower influence on the bonding process.
Es muss kein Bereich einer Gehäusekomponente in einem extra Schritt speziell mechanisch bearbeitet, z. B. gefräst, werden, um auf diesen direkt bonden zu können. Auch ist eine Potenzialanbindung bzw. ein Potenzialausgleich durch mehrere dieser ontaktierungselemente an verschiedenen Stellen des Gehäuses möglich.
There is no area of a housing component in an extra step specially machined, z. B. milled, to be able to directly bond to this. A potential connection or a potential equalization by a plurality of these ontaktierungselemente at different points of the housing is possible.