WO2008043585A1 - Elektronisches modul zum steuern eines personen- und/oder insassenschutzsystems eines fahrzeugs - Google Patents

Elektronisches modul zum steuern eines personen- und/oder insassenschutzsystems eines fahrzeugs Download PDF

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WO2008043585A1
WO2008043585A1 PCT/EP2007/057475 EP2007057475W WO2008043585A1 WO 2008043585 A1 WO2008043585 A1 WO 2008043585A1 EP 2007057475 W EP2007057475 W EP 2007057475W WO 2008043585 A1 WO2008043585 A1 WO 2008043585A1
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circuit board
sensor
housing
module according
printed circuit
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PCT/EP2007/057475
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Markus Christoph
Oliver Menke
Christian Meyer
Christian Plankl
Heinrich Probst
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Continental Automotive Gmbh
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    • G—PHYSICS
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    • H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/3447—Lead-in-hole components

Definitions

  • Electronic module for controlling a passenger and / or occupant protection system of a vehicle
  • the invention relates to an electronic module having at least one sensor for detecting a physical quantity, in particular an acceleration and / or deceleration; with an electronic circuit having at least one component for processing analog and / or digital signals, wherein the
  • Circuit is electrically connected to the at least one sensor; with a first circuit board on which the electronic circuit is at least partially disposed; and with a sensor circuit board on which the at least one sensor is arranged, wherein the sensor circuit board and the conductor ⁇ plate are accommodated in a common housing, wherein the sensor circuit board is mechanically decoupled from the circuit board ⁇ mounted in the housing
  • Such a sensor module is known from DE 100 40 113 A1.
  • a carrier plate for an acceleration sensor is fixed on one side on a shoulder of a base plate.
  • the other end of the support plate is free-floating, so that egg ⁇ gene vibrations of the support plate perpendicular to the surface of the bottom plate are possible and deliberately accepted.
  • the frequency spectrum of the natural oscillations is intended to o- are bergur of the frequency spectrum of the impact-induced oscillations ⁇ conditions of the vehicle body.
  • the captured by the Accelerat ⁇ n Trentssensor signal spectrum is hereby JE but due to the transfer behavior of the carrier plate greatly changed compared to the signal generated by the impact of spectrum, in particular damped, and requires special processing.
  • a sensor module is also known from EP 0 746 482 B1.
  • a sensor unit comprising the sensor is attached via ei ⁇ nen damping holder on the circuit board by soldering.
  • the damper holder protects the sensor from damage, for example during the manufacture and assembly of the Sen ⁇ sorappel.
  • the sensor circuit board is held by the Dämpfungshal ⁇ ter and is soldered to the circuit board via metal pins which are connected to the sensor ⁇ circuit board.
  • the damping holder ensures that the sensor is kept elastic and mechanical vibrations are damped.
  • Vibrations which are to reach the sensor as a result of an accident are transmitted to the sensor.
  • By damping mount the sensor unit to the circuit board al ⁇ lerdings is not ensured that the physical size, particularly an acceleration or deceleration is lossless and promptly transmitted to the sensors.
  • An electronic module comprises: at least one sensor for detecting a physical quantity, in particular an acceleration and / or deceleration; an electronic circuit having at least one component for processing analog and / or digital signals, wherein the circuit is electrically connected to the at least one sensor; a first printed circuit board on which the electronic Scha ⁇ ment is at least partially arranged; and a Sensorlei terplatte ⁇ , on which the at least one sensor is arranged.
  • the sensor circuit board and the terplatte received in a common housing, wherein the sensor circuit board mechanically decoupled from the printed circuit board held in the housing and is rigidly connected to the housing for lossless or loss ⁇ poor transmission of the physical quantity to be detected.
  • the invention is based on the recognition that a circuit board which accommodates all the electronic components including the sensors, to form an electronic module, due to their size is vibrational ⁇ prone.
  • a larger number of attachment points is usually required, to which the printed circuit board is connected to the housing. These attachment points are no longer available on a circuit board ⁇ to form electronic components.
  • the reduction of vibrations with simultaneously reduced space requirement is now solved by the fact that the at least one sensor for detecting the physical size is no longer arranged on the printed circuit board but on an independent sensor printed circuit board.
  • the sensor circuit board is arranged in the housing such that it is preferably connected rigidly to the housing for lossless or low-loss transmission of the physical variable to be detected.
  • the sensor circuit board via retaining pins which are anchored in the housing, is mechanically connected to the housing.
  • the holding pins may since ⁇ with in projecting from a housing plane housing projections to be supported, wherein the sensor circuit board is present at the housing projections.
  • the mechanical support of the (main) circuit board to the Ge ⁇ housing can at least partially via signal-carrying contact ⁇ pins take place, via which an external contacting of the module.
  • the signal-carrying contact pins thus take the place of the hitherto necessary attachment points, for example in the form of screws or thermocouples, which are also known by the term hot gas rivets.
  • the mechanical attachment of the (main) circuit board carried on the housing solely via the signal-carrying contact pins which allow an external contacting of the Mo ⁇ duls. The provision of additional screws or Thermonieten or other fastening mechanisms is not necessary.
  • On the (main) circuit board for Verhe- supply standing surface can be used completely in this embodiment, for electrical features, so that the (main) circuit board can be made smaller in comparison to conventional elekt ⁇ tronic modules.
  • a part of the electronic circuit is arranged.
  • These may be, for example, components which lead to the direct signal processing of the signals supplied by the at least one sensor.
  • the components may represent a compensation circuit or a drive circuit for the at least one sensor.
  • a further embodiment provides that the (main) printed circuit board is made larger than the sensor printed circuit board.
  • This has the advantage that the vibration ⁇ susceptibility of the sensor circuit board can be reduced only by minimizing their size. As a result, the effort to connect to the housing is reduced.
  • the sensor circuit board may be mounted on the housing with a smaller number of attachment points, compared to an arrangement in which the at least one sensor is mounted on a printed circuit board of customary size.
  • the size of the (main) circuit board is adapted to the size of the housing. In other words, this means that the size of the housing and thus the outer Abma ⁇ SSE of the electronic module are largely determined by the size of the circuit board.
  • the electronic module can be made smaller because the (main) circuit board can be made smaller due to the outsourcing of the at least one sensor and optionally other components on the Sensorleiter- plate.
  • a lid seals the housing receiving the (main) circuit board and the sensor circuit board tightly.
  • the electronic components installed therein are to be protected against environmental influences, in particular moisture, over the lifetime of the electronic module.
  • the function of the lid according to this embodiment is not only to ensure a sealing closure of the housing. Rather, it is also ensured by the cover that the (main) circuit board provided in the housing is held in a predetermined position for the required service life, whereby conventional fastening means are dispensable.
  • the sensor circuit board ei ⁇ ne number of wiring levels which is less than the number of wiring levels of the (main) circuit board. Ner FER unbundling the (main) is PCB club ⁇ fanned. This results from the fact that the number of provided on the circuit board electrical components to the off ⁇ formation of the electronic circuit is less than in manufacturing conventional electronic modules. Since a significantly smaller number of components are to be connected in order to provide a sensor module (which in addition to the at least one sensor comprises the components directly associated with the at least one sensor), a less expensive printed circuit board can be used to manufacture the sensor module than to manufacture the sensor module electronic circuit on the (main) circuit board. This reduces the manufacturing cost ⁇ the electronic module can be further reduced.
  • the sensor circuit board can be equipped on at least one main page with electronic components. Likewise, the circuit board can be equipped on at least one main page with electronic ⁇ African components. Thus, in both cases, a two-sided assembly of the (main) circuit board and the sensor circuit board is optionally possible.
  • the housing can be made of a low-cost plastic. It is the ⁇ still ensures that a direct transfer of forces acting on the housing of the electronic module physi ⁇ -earth size is at least sorleiterplatte ensured on a sensor on the transmitter.
  • An inventive electronic module is designed in particular for controlling a passenger and / or occupant protection system of a vehicle.
  • Fig. 1 shows a cross-sectional view of an inventive electronic module in a first embodiment
  • Fig. 2 is a cross-sectional view of an electronic module according to the invention in a second embodiment.
  • FIG. 1 shows an inventive electronic module 1 in a cross-sectional view.
  • a housing 10 for example made of a plastic, comprises a housing receiving area 12, which may have one or more trough-shaped depressions.
  • a contact socket 11 for external contacting of the electronic module 1 is formed in known manner ⁇ ter.
  • the contact cup 11 protrude by way of example three pins 19a, 19b and 19c ⁇ a.
  • a correspondingly formed contact plug (not shown) can be connected.
  • the contact cup 11 provides an interface to a personal protection system, eg an airbag, or other control devices in a vehicle.
  • the contact pins 19a, 19b, 19c are formed as so-called. Pressfit pins and protrude with their other ends in Be ⁇ rich of bearing surfaces 18a, 18b, 18c of the housing 10 in the housing receiving portion 12 inside. Due to the arrangement of the contact cup 11 on the end face of the housing 10, the contact pins 19a, 19b, 19c are each bent by about 90 °, so that the projecting into the housing receiving portion 12 ends of the contact pins 19a, 19b, 19c in the direction of in the Figure by a cover 24 closed housing opening extend.
  • a circuit board 21 is arranged, which rests on the exemplary three bearing surfaces 18 a, 18 b, 18 c, wherein the ends of the contact pins
  • 19a, 19b, 19c penetrate corresponding openings in the printed circuit board 21 and thereby produce an electrical and mechanical contact with the printed circuit board.
  • On the ladder- plate 21 are on one or both sides electronic components applied to form an electronic circuit, which are electrically connected to each other via on the surfaces of the circuit board 21 or inside the circuit board 21 extending Porterzugteil.
  • a sensor circuit board 22 angeord ⁇ net. This extends substantially parallel to the printed circuit board 21.
  • At least one sensor 23 is arranged on the sensor printed circuit board 22. The at least one sensor 23 is in the embodiment on the side of the sensor circuit board
  • the sensor ⁇ printed circuit board 22 may also comprise further electronic components for forming a sensor module 28, which the immediate function of the at least one sensor
  • the sensor circuit board 23 rests on housing projections 16 extending from the bottom 15. In the cross-sectional illustration of FIG. 1 only two such projections 16 are shown, although in practice this could be more. Holding pins 17 extend from each or at least some of the housing projections 16, which penetrate through corresponding openings in the sensor printed circuit board 22 and thereby effect a firm connection of the sensor printed circuit board 23 and the electronic components applied thereto to the housing 10.
  • An electrical connection between the electrical components on the sensor circuit board 23 and the electrical components on the circuit board 21 is over at least made contact pin 20, which extends substantially ortho ⁇ gonal to the surfaces of the circuit board 21 and the Sensorlei ⁇ terplatte 22 and as pressfit Pin is formed.
  • the housing opening is closed by the cover 24, which on its side facing the interior of the housing has, by way of example, three cover projections 26a, 26b and 26c.
  • the lid projections 26a, 26b, 26c are in such locations attached to the lid 24 so that they come to correspond to the support surfaces 18a, 18b, 18c to lie down.
  • the extension of the lid projections 26a, 26b, 26c is the ⁇ art that these terplatte press 21 with a predetermined pressure to Lei, when the lid 24 has reached its end position on the housing 10th
  • the attachment of the lid 24 to form a hermetic seal of the housing interior is carried out by a laser welding connection of the lid 24 with the housing 10.
  • On the outside of the lid 24 cultivation surfaces 13, 14 are provided with which a finished module can be attached to a body part, for example ,
  • An electronic module according to the invention has a number of advantages.
  • the space required on the circuit board 21 to form the complete electronic circuit space due to the removal of at least egg NEN sensor and the electronic to the immediately attributable to at least one sensor components on a Sensorlei ⁇ terplatte 22 to form a sensor module 28 can be reduced.
  • the space reduction takes place in that a superimposed "stacked" arrangement of printed circuit board 21 and Sensorleiterplat ⁇ te 22 takes place.
  • the sensor circuit board 22 is less susceptible to vibrations, as a result of which the accuracy of the measurement result determined by the at least one sensor can be increased.
  • To establish a solid and direct connection of the sensor module 28 to the housing only one insertion operation is necessary.
  • the printed circuit board 21 can be made smaller compared to conventional modules, since essential components have been outsourced to a sensor module. In addition, the space previously required for fixings is now available for electronic functions.
  • Another advantage is that the electrical Ent ⁇ bracing of the printed circuit board 21 is facilitated due to the reduction of e- lektrisch to be interconnected components. In practice, it has ⁇ provides sufficient techge as to use a printed circuit board material for the printed circuit board 21, which has a 4-layer wiring inside. Due to the smaller number of electronic components, the sensor circuit board 22 of the sensor module 28 can even manage with only two wiring layers inside. Another advantage of improved unbundling is the resulting increase in EMC protection.
  • FIG. 2 shows a further exemplary embodiment of an electronic module according to the invention, likewise in a cross-sectional representation.
  • the contact pins 19 terminate in the Gezzaeau ⁇ receiving area 12 adjacent to each other.
  • electronic components 27 are applied on both sides of the printed circuit board 21.
  • the attachment of the printed circuit board 21 is also carried out without the use of spe- fasteners, such as screws or thermo rivets.
  • the attachment is made using the contact pins 19 and the housing cover 24 arrange ⁇ th lid projections 26, which press the printed circuit board 21 under pressure against corresponding Gephasevorsprünge.

Abstract

Die Erfindung beschreibt ein elektronisches Modul (1), welches folgende Merkmale umfasst: zumindest einen Sensor (23) zur Erfassung einer physikalischen Größe, insbesondere einer Beschleunigung und/oder Verzögerung; eine elektronische Schaltung mit zumindest einem Bauelement (27) zur Verarbeitung analoger und/oder digitaler Signale, wobei die Schaltung mit dem zumindest einen Sensor (23) elektrisch verbunden ist; eine Leiterplatte (21), auf der die elektronische Schaltung zumindest teilweise angeordnet ist; sowie eine Sensorleiterplatte (22), auf welcher der zumindest eine Sensor (23) angeordnet ist. Die Sensorleiterplatte (22) und die Leiterplatte (21) sind in einem gemeinsamen Gehäuse (10) aufgenommen, wobei die Sensorleiterplatte (22) mechanisch entkoppelt von der Leiterplatte (21) in dem Gehäuse (10) gehaltert ist.

Description

Beschreibung
Elektronisches Modul zum Steuern eines Personen- und/oder Insassenschutzsystems eines Fahrzeugs
Die Erfindung betrifft ein elektronisches Modul mit zumindest einem Sensor zur Erfassung einer physikalischen Größe, insbesondere einer Beschleunigung und/oder Verzögerung; mit einer elektronischen Schaltung mit zumindest einem Bauelement zur Verarbeitung analoger und/oder digitaler Signale, wobei die
Schaltung mit dem zumindest einem Sensor elektrisch verbunden ist; mit einer ersten Leiterplatte, auf der die elektronische Schaltung zumindest teilweise angeordnet ist; und mit einer Sensorleiterplatte, auf welcher der zumindest eine Sensor an- geordnet ist, wobei die Sensorleiterplatte und die Leiter¬ platte in einem gemeinsamen Gehäuse aufgenommen sind, wobei die Sensorleiterplatte mechanisch entkoppelt von der Leiter¬ platte in dem Gehäuse gehaltert ist
Ein solches Sensormodul ist aus der DE 100 40 113 Al bekannt. Dort ist eine Trägerplatte für einen Beschleunigungssensor an einer Seite auf einem Absatz einer Bodenplatte fixiert. Das andere Ende der Trägerplatte ist freischwingend, so dass Ei¬ genschwingungen der Trägerplatte senkrecht zur Oberfläche der Bodenplatte möglich sind und bewusst in Kauf genommen werden. Das Frequenzspektrum dieser Eigenschwingungen soll dabei o- berhalb des Frequenzspektrums der aufprallbedingten Schwin¬ gungen der Fahrzeugkarosserie liegen. Das durch den Beschleu¬ nigungssensor aufgenommene Signalspektrum ist hierdurch je- doch aufgrund des Übertragungsverhaltens der Trägerplatte stark verändert gegenüber dem durch den Aufprall erzeugten Spektrum, insbesondere bedämpft, und erfordert eine spezielle Weiterverarbeitung. Außerdem kann sich das Schwingungs- und damit Übertragungsverhalten der Leiterplatte aufgrund von Al- terungserscheinungen im Lauf der Jahre verändern, was bei einem Einsatz in Sicherheitssystemen problematisch ist. Ein Sensormodul ist auch aus der EP 0 746 482 Bl bekannt. Bei diesem ist eine den Sensor umfassende Sensoreinheit über ei¬ nen dämpfenden Halter auf der Leiterplatte durch Löten befestigt. Der Dämpfungshalter schützt den Sensor vor Zerstörung, beispielsweise während der Herstellung und Montage der Sen¬ soreinheit. Die Sensorleiterplatte wird von dem Dämpfungshal¬ ter gehalten und ist über Metallstifte, die mit der Sensor¬ leiterplatte verbunden sind, an die Leiterplatte gelötet. Der Dämpfungshalter gewährleistet, dass der Sensor elastisch gehalten wird und mechanische Schütterungen gedämpft werden. Erschütterungen, die in Folge eines Unfalls den Sensor erreichen sollen, werden zu dem Sensor übertragen. Durch die dämpfende Halterung der Sensoreinheit an der Leiterplatte ist al¬ lerdings nicht gewährleistet, dass die physikalische Größe, insbesondere eine Beschleunigung oder Verzögerung verlustfrei und zeitnah an die Sensoren übertragen wird.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein elektronisches Modul zu schaffen, das einfach herzustellen ist, eine gute Übertragung von auf das elektronische Modul wirkenden physikalischen Größen auf den Sensor ermöglicht und darüber hinaus eine Zuverlässigkeit über seine Lebenszeit aufweist.
Diese Aufgabe wird durch ein elektronisches Modul mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausfüh¬ rungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen wiedergegeben.
Ein erfindungsgemäßes elektronisches Modul umfasst: zumindest einen Sensor zur Erfassung einer physikalischen Größe, insbesondere einer Beschleunigung und/oder Verzögerung; eine e- lektronische Schaltung mit zumindest einem Bauelement zur Verarbeitung analoger und/oder digitaler Signale, wobei die Schaltung mit dem zumindest einem Sensor elektrisch verbunden ist; eine erste Leiterplatte, auf der die elektronische Scha¬ ltung zumindest teilweise angeordnet ist; und eine Sensorlei¬ terplatte, auf welcher der zumindest eine Sensor angeordnet ist. Erfindungsgemäß sind die Sensorleiterplatte und die Lei- terplatte in einem gemeinsamen Gehäuse aufgenommen, wobei die Sensorleiterplatte mechanisch entkoppelt von der Leiterplatte in dem Gehäuse gehaltert und zur verlustfreien oder verlust¬ armen Übertragung der zu erfassenden physikalischen Größe steif an das Gehäuse angebunden ist.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine Leiterplatte, die sämtliche elektronischen Komponenten, einschließlich der Sensoren, zur Ausbildung eines elektro- nischen Moduls aufnimmt, aufgrund ihrer Größe schwingungs¬ anfällig ist. Um die Schwingungen, die einer genauen Messung durch die Sensoren entgegenstehen, zu reduzieren, wird üblicherweise eine größere Anzahl an Befestigungspunkten benötigt, an welchen die Leiterplatte mit dem Gehäuse ver- bunden ist. Diese Befestigungspunkte stehen auf einer Leiter¬ platte zur Ausbildung elektronischer Komponenten nicht mehr zur Verfügung. Die Reduktion von Schwingungen bei gleichzeitig vermindertem Platzbedarf wird nunmehr dadurch gelöst, dass der zumindest eine Sensor zur Erfassung der physika- lischen Größe nicht mehr auf der Leiterplatte, sondern auf einer eigenständigen Sensorleiterplatte angeordnet wird. Dabei wird die Sensorleiterplatte derart in dem Gehäuse angeordnet, dass diese bevorzugt zur verlustfreien oder verlustarmen Übertragung der zu erfassenden physikalischen Größe steif an das Gehäuse angebunden ist. Durch die mecha¬ nische Entkopplung von der auch als Hauptleiterplatte be¬ zeichneten Leiterplatte, die lediglich solche Bauelemente enthält, die unempfindlich gegenüber Schwingungen sind, kann die Zuverlässigkeit des elektronischen Moduls erhöht und der bauliche Aufwand gleichzeitig reduziert werden. Es ist nun¬ mehr ausreichend, die Sensorleiterplatte mit dem darauf auf¬ gebrachten zumindest einen Sensor fest mit dem Gehäuse zu verbinden, während die mechanische Anbindung der (Haupt-) Leiterplatte (für übrige Bauteile) an das Gehäuse keinen Limitierungen hinsichtlich der Festigkeit unterworfen ist. Dadurch ist es insbesondere möglich, die Anzahl der Befe¬ stigungspunkte der Leiterplatte zu reduzieren. Durch die Auslagerung des zumindest einen Sensors von der Leiterplatte auf die Sensorleiterplatte kann die (Haupt-) Leiterplatte von Haus aus bereits kleiner gestaltet werden. Darüber hinaus steht zusätzlicher Platz durch den Entfall eines oder mehrerer Befestigungspunkte zusätzlich zur Verfügung.
Zur Herstellung einer verlustfreien oder verlustarmen Übertragung der zu erfassenden physikalischen Größe durch den zumindest einen Sensor auf der Sensorleiterplatte ist gemäß ei¬ ner Ausführungsform vorgesehen, dass die Sensorleiterplatte über Haltestifte, die in dem Gehäuse verankert sind, mit dem Gehäuse mechanisch verbunden ist. Die Haltestifte können da¬ bei in aus einer Gehäuseebene hervortretenden Gehäusevorsprüngen gehaltert sein, wobei die Sensorleiterplatte an den Gehäusevorsprüngen anliegt.
Die mechanische Halterung der (Haupt-) Leiterplatte an dem Ge¬ häuse kann zumindest teilweise über signalführende Kontakt¬ stifte erfolgen, über welche eine externe Kontaktierung des Moduls erfolgt. Die signalführenden Kontaktstifte treten da- mit an die Stelle der bisher notwendigen Befestigungspunkte, zum Beispiel in Form von Schrauben oder Thermonieten, die auch unter dem Begriff Warmgasnieten bekannt sind. In einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung kann dabei vorgesehen sein, dass die mechanische Halterung der (Haupt-) Leiterplatte an dem Gehäuse ausschließlich über die signalführenden Kontaktstifte erfolgt, welche eine externe Kontaktierung des Mo¬ duls erlauben. Das Vorsehen zusätzlicher Schrauben oder Thermonieten oder sonstiger Befestigungsmechanismen ist dadurch nicht notwendig. Die auf der (Haupt-) Leiterplatte zur Verfü- gung stehende Fläche kann bei dieser Ausführungsform vollständig für elektrische Funktionen genutzt werden, wodurch die (Haupt-) Leiterplatte im Vergleich zu herkömmlichen elekt¬ ronischen Modulen kleiner ausgebildet werden kann.
Es ist alternativ auch möglich, die mechanische Halterung der (Haupt-) Leiterplatte an dem Gehäuse über eine Mehrzahl an Schrauben oder Thermonieten vorzunehmen. Die Halterung der (Haupt-) Leiterplatte kann dabei ausschließlich durch Schrau- ben oder Thermonieten oder sonstige Befestigungsmittel erfol¬ gen. Diese können auch zusätzlich zu den eine Haltefunktion übernehmenden signalführenden Kontaktstiften vorgesehen sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass zur Ausbildung eines Sensormoduls auf der Sensorleiterplatte zu¬ sätzlich zu dem zumindest einen Sensor ein Teil der elektronischen Schaltung angeordnet ist. Dies können beispielsweise Bauelemente sein, die zur unmittelbaren Signalverarbeitung der von dem zumindest einen Sensor gelieferten Signale führen. Die Bauelemente können eine Kompensationsschaltung oder eine Ansteuerschaltung für den zumindest einen Sensor darstellen. Die Bereitstellung eines Sensormoduls bringt den Vorteil mit sich, dass beispielsweise ein Funktionstest des Sensormoduls hinsichtlich schadhafter Komponenten bereits vor der elektronischen Kontaktierung mit der die übrigen Bauelemente der elektronischen Schaltung aufweisenden (Haupt-) Leiterplatte erfolgen kann. Auf diese Weise kann sicherge¬ stellt werden, dass lediglich funktionsfähige Sensoren oder Sensormodule in ein elektronisches Modul eingebaut werden.
Insgesamt lassen sich hierdurch Fertigungskosten reduzieren.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass die (Haupt-) Leiterplatte größer als die Sensorleiterplatte ausgebildet ist. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass die Schwingungs¬ anfälligkeit der Sensorleiterplatte allein durch Minimierung deren Größe reduziert werden kann. Hierdurch ist der Aufwand zur Anbindung an das Gehäuse verringert. Beispielsweise kann die Sensorleiterplatte mit einer geringeren Anzahl an Befes- tigungspunkten an dem Gehäuse gehaltert sein, im Verglich zu einer Anordnung, bei der der zumindest eine Sensor auf einer Leiterplatte üblicher Größe aufgebracht ist.
Demgegenüber ist die Größe der (Haupt-) Leiterplatte an die Größe des Gehäuses angepasst. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass die Größe des Gehäuses und damit die äußeren Abma¬ ße des elektronischen Moduls im Wesentlichen durch die Größe der Leiterplatte bestimmt sind. Im Vergleich zu herkömmlichen elektronischen Modulen gleicher Funktion kann das elektronische Modul kleiner ausgeführt werden, da die (Haupt-) Leiterplatte aufgrund der Auslagerung des zumindest einen Sensors und gegebenenfalls weiterer Bauelemente auf die Sensorleiter- platte kleiner ausgebildet sein kann.
Eine optimierte Größe ergibt sich insbesondere dann, wenn die Sensorleiterplatte und die (Haupt-) Leiterplatte im Wesentli¬ chen parallel zueinander und übereinander angeordnet sind. Die parallele Ausrichtung von (Haupt-) Leiterplatte und Sen¬ sorleiterplatte zueinander ermöglicht eine geringe räumliche Ausdehnung in der Höhe, im Vergleich zu einer orthogonalen Ausrichtung. Die Anordnung übereinander sorgt dafür, dass die von der elektronischen Schaltung eingenommene Grundfläche verringert werden kann.
In einer weiteren Ausbildung verschließt ein Deckel das die (Haupt-) Leiterplatte und die Sensorleiterplatte aufnehmende Gehäuse dicht. Hierdurch sollen über die Lebenszeit des e- lektronischen Moduls die darin verbauten elektronischen Komponenten vor Umgebungseinflüssen, insbesondere Feuchtigkeit geschützt werden. Dabei ist es zweckmäßig, wenn der Deckel die (Haupt-) Leiterplatte an Auflageflächen des Gehäuses presst. Die Funktion des Deckels besteht gemäß dieser Ausfüh- rungsform nicht nur darin, einen dichtenden Abschluss des Gehäuses sicherzustellen. Vielmehr wird durch den Deckel auch sichergestellt, dass die in dem Gehäuse vorgesehene (Haupt-) Leiterplatte in einer vorbestimmten Position über die geforderte Lebensdauer gehalten wird, wobei herkömmliche Befesti- gungsmittel entbehrlich sind.
In einer weiteren Ausbildung weist die Sensorleiterplatte ei¬ ne Anzahl an Verdrahtungsebenen auf, die geringer als die Anzahl an Verdrahtungsebenen der (Haupt-) Leiterplatte ist. Fer- ner ist die Entflechtung der (Haupt-) Leiterplatte verein¬ facht. Dies resultiert daraus, dass die Anzahl der auf der Leiterplatte vorgesehenen elektrischen Bauelemente zur Aus¬ bildung der elektronischen Schaltung geringer als bei her- kömmlichen elektronischen Modulen ist. Da zur Bereitstellung eines Sensormoduls (welches neben dem zumindest einem Sensor die dem zumindest einen Sensor unmittelbar zugeordneten Bauelemente umfasst) eine wesentlich geringere Anzahl an Bauele- menten zu verbinden sind, kann für die Herstellung des Sensormoduls eine preisgünstigere Leiterplatte verwendet werden, als zur Herstellung der elektronischen Schaltung auf der (Haupt-) Leiterplatte . Hierdurch lassen sich die Fertigungs¬ kosten des elektronischen Moduls weiter senken.
Die Sensorleiterplatte kann auf zumindest einer Hauptseite mit elektronischen Bauelementen bestückt sein. Ebenso kann die Leiterplatte auf zumindest einer Hauptseite mit elektro¬ nischen Bauelementen bestückt sein. Somit ist in beiden Fäl- len wahlweise auch eine zweiseitige Bestückung der (Haupt-) Leiterplatte sowie der Sensorleiterplatte möglich.
Da ein erfindungsgemäßes elektronisches Modul den Verzicht auf klassische Anbaupunkte in Form von Thermonieten oder Schraubverbindungen ermöglicht, kann das Gehäuse aus einem kostengünstigen Kunststoff hergestellt werden. Dabei ist den¬ noch sichergestellt, dass eine unmittelbare Übertragung der auf das Gehäuse des elektronischen Moduls einwirkenden physi¬ kalischen Größe auf den zumindest einen Sensor auf der Sen- sorleiterplatte sichergestellt ist.
Ein erfindungsgemäßes elektronisches Modul ist insbesondere zum Steuern eines Personen- und/oder Insassenschutzsystems eines Fahrzeugs ausgebildet.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Querschnittsdarstellung eines erfindungsgemä- ßen elektronischen Moduls in einer ersten Ausführungsform, und Fig. 2 eine Querschnittsdarstellung eines erfindungsgemäßen elektronischen Moduls in einer zweiten Ausführungsform.
In den Figuren sind gleiche Merkmale mit gleichen Bezugszei¬ chen versehen.
Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes elektronisches Modul 1 in einer Querschnittsdarstellung. Ein Gehäuse 10, z.B. aus einem Kunststoff, umfasst einen Gehäuseaufnahmebereich 12, der eine oder mehrere wannenförmige Vertiefungen aufweisen kann. An der Stirnseite des Gehäuseaufnahmebereichs 12 ist in bekann¬ ter Weise ein Kontaktbecher 11 zur externen Kontaktierung des elektronischen Moduls 1 ausgebildet. In den Kontaktbecher 11 ragen beispielhaft drei Kontaktstifte 19a, 19b und 19c hin¬ ein. Mit dem Kontaktbecher 11 kann ein korrespondierend ausgebildeter Kontaktstecker (nicht dargestellt) verbunden werden. Der Kontaktbecher 11 stellt eine Schnittstelle zu einem Personenschutzsystem, z.B. einem Airbag, oder anderen Steuer- geraten in einem Fahrzeug dar.
Die Kontaktstifte 19a, 19b, 19c sind als sog. Pressfit-Pins ausgebildet und ragen mit ihren anderen Enden jeweils im Be¬ reich von Auflageflächen 18a, 18b, 18c des Gehäuses 10 in den Gehäuseaufnahmebereich 12 hinein. Aufgrund der Anordnung des Kontaktbechers 11 an der Stirnseite des Gehäuses 10 sind die Kontaktstifte 19a, 19b, 19c jeweils um in etwa 90° gebogen, so dass die in den Gehäuseaufnahmebereich 12 ragenden Enden der Kontaktstifte 19a, 19b, 19c sich in Richtung einer in der Figur durch einen Deckel 24 verschlossenen Gehäuseöffnung erstrecken .
In dem Gehäuseaufnahmebereich 12 ist eine Leiterplatte 21 angeordnet, welche auf den beispielhaft drei Auflageflächen 18a, 18b, 18c aufliegt, wobei die Enden der Kontaktstifte
19a, 19b, 19c korrespondierende Öffnungen in der Leiterplatte 21 durchdringen und dabei einen elektrischen sowie mechanischen Kontakt zu der Leiterplatte herstellen. Auf der Leiter- platte 21 sind ein- oder beidseitig elektronische Bauelemente zur Ausbildung einer elektronischen Schaltung aufgebracht, welche über auf den Oberflächen der Leiterplatte 21 oder im Inneren der Leiterplatte 21 verlaufenden Leiterzugstrukturen elektrisch miteinander verbunden sind.
Zwischen der Leiterplatte 21 und einem Boden 15 des Gehäuse¬ aufnahmebereichs 12 ist eine Sensorleiterplatte 22 angeord¬ net. Diese erstreckt sich im Wesentlichen parallel zu der Leiterplatte 21. Auf der Sensorleiterplatte 22 ist zumindest ein Sensor 23 angeordnet. Der zumindest eine Sensor 23 ist in dem Ausführungsbeispiel auf der Seite der Sensorleiterplatte
22 angeordnet, welche dem Boden 15 zugewandt ist. Die Sensor¬ leiterplatte 22 kann darüber hinaus weitere elektronische Bauelemente zur Ausbildung eines Sensormoduls 28 umfassen, welche der unmittelbaren Funktion des zumindest einen Sensors
23 zuzuordnen sind. Die Sensorleiterplatte 23 ruht auf sich von dem Boden 15 erstreckenden Gehäusevorsprüngen 16. In der Querschnittsdarstellung der Fig. 1 sind lediglich zwei derar- tige Vorsprünge 16 dargestellt, obwohl dies in der Praxis mehr sein könnten. Aus jedem oder zumindest manchen der Gehäusevorsprünge 16 erstrecken sich Haltestifte 17, welche durch korrespondierende Öffnungen in der Sensorleiterplatte 22 dringen und dabei eine feste Anbindung der Sensorleiter- platte 23 und der darauf aufgebrachten elektronischen Komponenten an das Gehäuse 10 bewerkstelligen.
Eine elektrische Verbindung zwischen den elektrischen Komponenten auf der Sensorleiterplatte 23 und den elektrischen Komponenten auf der Leiterplatte 21 ist über zumindest einen Kontaktstift 20 hergestellt, der sich im Wesentlichen ortho¬ gonal zu den Flächen der Leiterplatte 21 und der Sensorlei¬ terplatte 22 erstreckt und als Pressfit-Pin ausgebildet ist.
Die Gehäuseöffnung ist durch den Deckel 24 verschlossen, welcher auf seiner zu dem Gehäuseinneren zugewandten Seite beispielhaft drei Deckelvorsprünge 26a, 26b und 26c aufweist. Die Deckelvorsprünge 26a, 26b, 26c sind an solchen Stellen des Deckels 24 angebracht, so dass sie korrespondierend zu den Auflageflächen 18a, 18b, 18c zum Liegen kommen. Die Erstreckung der Deckelvorsprünge 26a, 26b, 26c ist dabei der¬ art, dass diese mit einem vordefinierten Druck auf die Lei- terplatte 21 pressen, wenn der Deckel 24 seine Endstellung an dem Gehäuse 10 erreicht hat. Die Befestigung des Deckels 24 unter Bildung eines hermetischen Verschlusses des Gehäuseinneren erfolgt durch eine Laserschweißverbindung des Deckels 24 mit dem Gehäuse 10. An der Außenseite des Deckels 24 sind Anbauflächen 13, 14 vorgesehen, mit denen ein fertig gestelltes Modul z.B. an einem Karosserieteil befestigt werden kann.
Ein erfindungsgemäßes elektronisches Modul weist eine Reihe von Vorteilen auf. Aufgrund der Auslagerung des zumindest ei- nen Sensors und der dem zumindest einem Sensor unmittelbar zuzuordnenden elektronischen Bauelemente auf eine Sensorlei¬ terplatte 22 zur Ausbildung eines Sensormoduls 28 lässt sich der auf der Leiterplatte 21 zur Ausbildung der vollständigen elektronischen Schaltung benötigte Platz reduzieren. Die Platzreduktion erfolgt dadurch, dass eine übereinander "gestapelte" Anordnung von Leiterplatte 21 und Sensorleiterplat¬ te 22 erfolgt. Die Sensorleiterplatte 22 ist dabei wesentlich kleiner ausgebildet als die Leiterplatte 21. Aufgrund dessen neigt die Sensorleiterplatte 22 zu weniger Schwingungen, wo- durch die Genauigkeit der durch den zumindest einen Sensor ermittelten Messergebnis erhöhbar ist. Zur Herstellung einer festen und unmittelbaren Verbindung des Sensormoduls 28 an das Gehäuse ist lediglich ein Steckvorgang notwendig.
Die bislang notwendige feste Anbindung der Leiterplatte an das Gehäuse, um eine möglichst unverfälschte Übertragung äu¬ ßerer Einwirkungen auf den zumindest einen Sensor zu ermöglichen, kann nunmehr entfallen. Aufgrund dessen ist es auch nicht mehr notwendig, die Leiterplatte 21 mittels Thermonie- ten oder Schraubverbindungen mit dem Gehäuse zu verbinden.
Vielmehr ist es ausreichend, wenn, wie dies Fig. 1 darstellt, zur Befestigung die zur elektrischen Kontaktierung dienenden Kontaktstifte verwendet werden. Eine endgültige mechanische Fixierung erfolgt durch Druckbeaufschlagung durch den die Gehäuseöffnung verschließenden Deckel. Die gesamte Herstellung des elektronischen Moduls 1 lässt sich damit unter aus¬ schließlicher Verwendung von Steckvorgängen realisieren.
Die Leiterplatte 21 kann im Vergleich zu herkömmlichen Modulen kleiner ausgebildet werden, da wesentliche Bestandteile auf ein Sensormodul ausgelagert wurden. Darüber hinaus steht der bislang für Befestigungen benötigte Platz nunmehr für e- lektronische Funktionen zur Verfügung.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die elektrische Ent¬ flechtung der Leiterplatte 21 aufgrund der Reduktion der e- lektrisch miteinander zu verbindenden Bauelemente erleichtert ist. In der Praxis hat es sich als ausreichend herausge¬ stellt, für die Leiterplatte 21 ein Leiterplattenmaterial zu verwenden, welches eine 4-lagige Verdrahtung im Inneren aufweist. Aufgrund der geringeren Anzahl an elektronischen Komponenten kann die Sensorleiterplatte 22 des Sensormoduls 28 sogar mit lediglich zwei Verdrahtungslagen im Inneren auskommen. Ein weiterer Vorteil der verbesserten Entflechtung ist der dadurch steigende EMV-Schutz.
Aufgrund der Reduktion der Größe der Leiterplatte, auf wel- eher der zumindest eine Sensor angeordnet ist, kann als Ge¬ häusematerial ein wesentlich kostengünstigerer Kunststoff im Vergleich zu einem Metall verwendet werden.
Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfin- dungsgemäßen elektronischen Moduls, ebenfalls in einer Querschnittsdarstellung. Im Gegensatz zum vorangegangenen Ausführungsbeispiel enden die Kontaktstifte 19 in dem Gehäuseauf¬ nahmebereich 12 benachbart zueinander. Wie aus der Darstellung ohne weiteres hervorgeht, sind auf der Leiterplatte 21 beidseitig elektronische Bauelemente 27 aufgebracht. Ein wei¬ terer Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel zu Fig. 1 be¬ steht in einem abgewandelten Gehäuse. Die Befestigung der Leiterplatte 21 erfolgt gleichfalls ohne die Verwendung spe- zieller Befestigungsmittel, wie z.B. Schrauben oder Thermo- nieten. Die Befestigung erfolgt vielmehr unter Verwendung der Kontaktstifte 19 sowie der an dem Gehäusedeckel 24 angeordne¬ ten Deckelvorsprünge 26, welche die Leiterplatte 21 unter Druck gegen korrespondierende Gehäusevorsprünge pressen.

Claims

Neue Patentansprüche
1. Elektronisches Modul (1), umfassend: zumindest einen Sensor (23) zur Erfassung einer physika- lischen Größe, insbesondere einer Beschleunigung und/oder Verzögerung;
- eine elektronische Schaltung mit zumindest einem Bauele¬ ment (27) zur Verarbeitung analoger und/oder digitaler Signale, wobei die Schaltung mit dem zumindest einen Sensor (23) elektrisch verbunden ist; eine Leiterplatte (21), auf der die elektronische Schal¬ tung zumindest teilweise angeordnet ist;
- eine Sensorleiterplatte (22), auf welcher der zumindest eine Sensor (23) angeordnet ist, - wobei die Sensorleiterplatte (22) und die Leiterplatte
(21) in einem gemeinsamen Gehäuse (10) aufgenommen sind, wobei die Sensorleiterplatte (22) mechanisch entkoppelt von der Leiterplatte (21) in dem Gehäuse (10) gehaltert ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Sensorleiterplatte (22) zur verlustfreien oder verlustarmen Übertragung der zu erfassenden physikalischen Größe steif an das Gehäuse (10) angebunden ist.
2. Modul nach Anspruch 1, bei dem die Sensorleiterplatte (22) über Haltestifte (16), die in dem Gehäuse (10) verankert sind, mit dem Gehäuse (10) mechanisch verbunden ist.
3. Modul nach Anspruch 2, bei dem die Haltestifte (16) in aus einer Gehäuseebene hervortretenden Gehäusevorsprüngen (16) gehaltert sind und die Sensorleiterplatte (22) an den Gehäu¬ sevorsprüngen (16) anliegt.
4. Modul nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die me- chanische Halterung der Leiterplatte (21) an dem Gehäuse (10) zumindest teilweise über Signal führende Kontaktstifte (19; 19a, 19b, 19c) erfolgt, welche eine externe Kontaktierung des Moduls erlauben.
5. Modul nach Anspruch 4, bei dem die mechanische Halterung der Leiterplatte (21) an dem Gehäuse (10) ausschließlich über die Signal führenden Kontaktstifte (19; 19a, 19b, 19c) er- folgt, welche eine externe Kontaktierung des Moduls erlauben.
6. Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die mecha¬ nische Halterung der Leiterplatte (21) an dem Gehäuse (10) über eine Mehrzahl an Schrauben oder Thermonieten erfolgt.
7. Modul nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem zur Ausbildung eines Sensormoduls (28) auf der Sensorleiterplatte
(22) zusätzlich zu dem zumindest einen Sensor (23) ein Teil der elektronischen Schaltung angeordnet ist.
8. Modul nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Leiterplatte (21) größer als die Sensorleiterplatte (22) ist.
9. Modul nach Anspruch 8, bei dem die Größe der Leiterplatte (21) an die Größe des Gehäuses (10) angepasst ist.
10. Modul nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Sensorleiterplatte (22) und die Leiterplatte (21) im Wesent¬ lichen parallel zueinander und übereinander angeordnet sind.
11. Modul nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem ein Deckel (24) das die Leiterplatte (21) und die Sensorleiter¬ platte (22) aufnehmende Gehäuse (10) dicht verschließt.
12. Modul nach Anspruch 11, bei dem der Deckel (24) die Leiterplatte (21) an Auflageflächen des Gehäuses (10) presst.
13. Modul nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Sensorleiterplatte (22) eine Anzahl an Verdrahtungsebenen aufweist, die geringer als die Anzahl an Verdrahtungsebenen der Leiterplatte (21) ist.
14. Modul nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Sensorleiterplatte (22) auf zumindest einer Hauptseite mit elektronischen Bauelementen bestückt ist.
15. Modul nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die
Leiterplatte (21) auf zumindest einer Hauptseite mit elektro¬ nischen Bauelementen bestückt ist.
16. Modul nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem das Gehäuse (10) aus einem Kunststoff gebildet ist.
17. Modul nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem dieses zum Steuern eines Personen- und/oder Insassenschutzsystems eines Fahrzeugs ausgebildet ist.
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