WO2012130549A1 - Elektronikmodul sowie verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

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WO2012130549A1
WO2012130549A1 PCT/EP2012/053422 EP2012053422W WO2012130549A1 WO 2012130549 A1 WO2012130549 A1 WO 2012130549A1 EP 2012053422 W EP2012053422 W EP 2012053422W WO 2012130549 A1 WO2012130549 A1 WO 2012130549A1
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electronic module
carrier plate
recess
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Helmut Bubeck
Thomas Mueller
Ralf Schinzel
Matthias Lausmann
Holger Braun
Klaus Voigtlaender
Benjamin BERTSCH
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Robert Bosch Gmbh
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    • Y10T29/4913—Assembling to base an electrical component, e.g., capacitor, etc.

Definitions

  • the present invention relates to an electronic module, such as a transmission control for vehicles, and a method for its production.
  • transmission controllers require a plurality of sensors at distributed locations to generate various signals, e.g. Temperature, pressure and speed, to capture.
  • Feed lines to these sensors are provided, for example, from flex films or cables and connected to the transmission control, which usually comprises a small printed circuit board. This results in a high installation effort and the necessary
  • the electronic module according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that a cost-effective and easy to install electronic module can be provided, wherein electronic and / or electrical components, in particular sensors and / or actuators, can be arranged at arbitrary positions.
  • an inexpensive, large-area carrier plate e.g. a printed circuit board, or a ceramic or a substrate.
  • the carrier plate comprises a base region and a web, wherein the web is a partial region of the base region and is angled at an angle to the base region. That is, the bridge is formed integrally with the base area and protrudes from the base area.
  • the jetty is
  • the invention can be arranged for example by bending up from the base area at an arbitrary angle to the base area.
  • at least one component is arranged on the web.
  • the invention can be arranged by the bending up of the webs of the ground plane, a device at any position and at any distance from the ground plane.
  • sensors for example, temperature sensors, pressure sensors or speed sensors can be used.
  • the webs are preferably bent at an angle of 90 ° to the base area.
  • any other Wnkel are conceivable.
  • substrates in particular multilayer substrates
  • carrier plates for example substrates having at least one copper layer and at least one insulating layer.
  • the web is preferably milled out of the base area.
  • the web from the intended bending line in the substrate for example, a width of 3 - 7 mm.
  • the width of the bridge is chosen depending on the specific application.
  • At the intended bending line of the web is pivoted in a radius upwards.
  • the device is arranged at an end portion of the web. More preferably, the web and / or the support plate is surrounded by a potting compound or the like. In this way, a quick and easy fixation of the web can be achieved for example on a counter body. According to a further preferred embodiment of the invention, at least one locking connection is provided on the web, preferably a plurality
  • Locking connections for a connection of the web with a counter body can be provided on all sides of the web.
  • the latching connection comprises a latching nose and a for
  • the electronic module comprises a base plate, in particular a metal sheet, wherein the carrier plate is arranged on the base plate,
  • Electronic module on the one hand stability and also the base plate can be used for cooling.
  • the located under the bridge is the located under the bridge
  • the invention relates to a component having an electronic module according to the invention and a counter body having a recess, wherein at least one end portion of the web is arranged in the recess.
  • the recess in the counter body is preferably a
  • the invention relates to a method for producing a
  • Carrier plate is bent.
  • the components can be arranged in a different plane than a base region of the support plate without much effort and yet be mounted by means of a surface mounting process.
  • the loading of the carrier plate with the component can be carried out before or after the exposure of the web.
  • the web is particularly preferably by means of a milling operation of the Milled carrier plate, the bridge over a remaining
  • Connecting region remains connected to the base region of the support plate. If the web is provided at an edge of the carrier plate, the web can be produced by a one-sided milling process.
  • the present invention is used in particular in transmission control systems of vehicles in which a plurality of values are to be detected by means of sensors.
  • Figure 1 is a schematic sectional view of an electronic module
  • FIG. 2 shows a plan view of the electronic module of FIG. 1,
  • FIG. 3 shows a schematic, perspective view of the carrier plate of the electronic module of FIG. 1,
  • Figure 4 is a schematic sectional view of an electronic module
  • Figure 5 is a schematic plan view of the electronic module of FIG.
  • the electronic module 1 comprises a carrier plate 2, which in this exemplary embodiment is a printed circuit board.
  • the carrier plate 2 has a base region 20 and a plurality of webs 21 (see Figure 3), which from the base portion 20 at an angle. are folded up by 90 °.
  • the circuit board is an inexpensive, large-scale circuit board and serves as a connection board.
  • the electronic module 1 further comprises electronic and / or electrical components 3, which are sensors in this embodiment. The sensors are each arranged at an end portion 21 a of the webs 21.
  • the webs 21 can by a one-sided cutout, in which a
  • Recess 23 is formed on an edge region of the support plate 2, or by a three-sided cutout, in which a recess 23 in the
  • Support plate 2 is formed (see Figure 3) are produced.
  • the printed circuit board can be very easily connected to the components 3 in the conventional surface
  • the printed circuit board can first be fitted with all components, and then the webs are milled out of the basic region 20 of the printed circuit board and then folded up. Alternatively, first the webs are milled out, then there is a loading of the circuit board, and then the webs are folded up.
  • the webs 21 are stiffened by means of separate stiffening elements 24.
  • the stiffening elements 24 can be clipped to the webs 21, for example.
  • the support plate 2 is arranged on a sheet 8, wherein the sheet 8 serves as a heat sink, so that heat can be dissipated well from the circuit board.
  • components 3 are all types of sensors, for example
  • the other electronic components 9 can, for example, also be used.
  • Be pressure sensors which are fixed to the circuit board by means of a clip connection.
  • a plug connection 7 is provided on the carrier plate 2.
  • the webs 21 are arranged in recesses 5, which are provided in a counterbody 4.
  • the recesses 5 are pothole-like, and on the counter body 4 is
  • a motor winding 6 is arranged, wherein the sensor provided on the web 21 should detect an engine size.
  • the recess 5 can also be filled with foam or filled with a potting compound. This allows a safe and vibration-free positioning of the sensors on
  • End portion 21a of the webs 21 can be achieved.
  • sensors at different positions, starting from the ground plane forming base portion 20 are arranged without much effort.
  • the loading of the webs 21 can, as described above, be carried out during the normal SMT process. Then the milling process and the positioning in the counter body 4 can be done. Furthermore, eliminates the previously necessary in the prior art additional processes such as cabling, soldering, gluing, etc.
  • Figures 4 and 5 show an electronic module 1 according to a second
  • the electronic module 1 of the second exemplary embodiment additionally comprises a separate one
  • Die Locking connection 10 comprises a latching lug 1 1, which is arranged on the counter body 4 and a correspondingly formed recess 12 on the web 21.
  • the latching connection can also be provided multiple times to allow a particularly secure and redundant fixation of the webs 21.
  • the recess is provided on the counter body 4 and the latching lug is arranged on the web 21. Otherwise, this embodiment corresponds to the previous embodiment, so that reference can be made to the description given there.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Elektronikmodul, eine Trägerplatte (2) mit einem Grundbereich (20) und wenigstens einem Steg (21), wobei der Steg (21) als Teilbereich des Grundbereichs (20) ist und in einem Winkel (α) zum Grundbereich (20) angeordnet ist, und wenigstens ein elektronisches Bauelement (3), insbesondere ein Sensor, welches am Steg (21) angeordnet ist.

Description

Beschreibung
Titel
Elektronikmodul sowie Verfahren zu dessen Herstellung Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Elektronikmodul, wie beispielsweise eine Getriebesteuerung für Fahrzeuge, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung. Im Stand der Technik wird beispielsweise bei Getriebesteuerungen eine Vielzahl von Sensoren an verteilten Orten benötigt, um verschiedene Signale, wie z.B. Temperatur, Druck und Drehzahl, zu erfassen. Zuleitungen zu diesen Sensoren werden beispielsweise aus Flexfolien oder Kabeln bereitgestellt und mit der Getriebesteuerung, welche üblicherweise eine kleine Leiterplatte umfasst, verbunden. Hierdurch entsteht ein hoher Montageaufwand und die notwendigen
Verbindungen zwischen Sensoren und Leiterplatte sind relativ teuer. Darüber hinaus wird eine große Anzahl von Prozessschritten wie z.B. Bonden, Löten, Schweißen oder Kleben, benötigt. Es wäre daher wünschenswert, ein
kostengünstiges Elektronikmodul bereitzustellen, welches insbesondere bei Getriebesteuerungen von Fahrzeugen verwendet werden kann.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Elektronikmodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass ein kostengünstiges und leicht bestückbares Elektronikmodul bereitgestellt werden kann, wobei elektronische und/oder elektrische Bauelemente, insbesondere Sensoren und/oder Aktuatoren, an beliebigen Positionen angeordnet werden können. Erfindungsgemäß kann insbesondere eine preiswerte, großflächige Trägerplatte, z.B. eine Leiterplatte, oder eine Keramik oder ein Substrat, verwendet werden. Hierbei können die
Bauelemente in einem normalen Oberflächen-Montageprozesss (SMT-Prozess) und damit sehr kostengünstig, aufgebracht werden. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Trägerplatte einen Grundbereich und einen Steg umfasst, wobei der Steg ein Teilbereich des Grundbereichs ist und in einem Winkel zum Grundbereich abgewinkelt ist. D.h., der Steg ist einstückig mit dem Grundbereich gebildet und steht vom Grundbereich vor. Der Steg ist
beispielsweise durch Hochbiegen vom Grundbereich in einem beliebigen Winkel zum Grundbereich angeordnet. Dabei ist erfindungsgemäß wenigstens ein Bauelement am Steg angeordnet. Somit kann erfindungsgemäß durch das Hochbiegen der Stege von der Grundebene ein Bauelement an einer beliebigen Position und mit beliebigem Abstand von der Grundebene angeordnet werden. Dadurch können beispielsweise bei einer Getriebesteuerung verschiedene Sensoren an unterschiedlichen Positionen mit verschiedenen Abständen von dem Grundbereich angeordnet werden, wobei nur eine einzige Trägerplatte notwendig ist. Als Sensoren können beispielsweise Temperatursensoren, Drucksensoren oder Drehzahlsensoren verwendet werden. Die Stege werden vorzugsweise in einem Winkel von 90° zum Grundbereich umgebogen. Es sind jedoch auch beliebige andere Wnkel denkbar.
Grundsätzlich sind als Trägerplatten handelsübliche Substrate, insbesondere mehrlagige Substrate denkbar, beispielsweise Substrate mit mindestens einer Kupferlage und zumindest einer Isolationsschicht. Der Steg wird vorzugsweise aus dem Grundbereich ausgefräst. Dabei weist der Steg ab der vorgesehenen Biegelinie im Substrat beispielsweise eine Breite von 3 - 7 mm auf. Die Breite des Steges ist in Abhängigkeit der konkreten Anwendung gewählt. An der vorgesehenen Biegelinie wird der Steg in einem Radius nach oben geschwenkt. Versuche zeigen, dass derartige handelsübliche Substrate eine mehrfache Biegung ohne Beschädigung überstehen.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Weiter bevorzugt ist das Bauelement an einem Endabschnitt des Steges angeordnet. Weiter bevorzugt ist der Steg und/oder die Trägerplatte mit einer Vergussmasse oder dergleichen umgeben. Hierdurch kann eine schnelle und einfache Fixierung des Steges z.B. an einem Gegenkörper erreicht werden. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist am Steg wenigstens eine Rastverbindung vorgesehen, vorzugsweise mehrere
Rastverbindungen für eine Verbindung des Steges mit einem Gegenkörper. Die Rastverbindungen können dabei an allen Seiten des Steges vorgesehen sein. Vorzugsweise umfasst die Rastverbindung eine Rastnase und eine zur
Aufnahme der Rastnase ausgebildete Aussparung. Hierdurch kann insbesondere eine sichere Fixierung während der Montage erreicht werden. Bevorzugt kann anschließend noch ein Vergießen des Elektronikmoduls und ein Ausfüllen von Hohlräumen mit Vergussmasse erfolgen.
Weiter bevorzugt umfasst das Elektronikmodul eine Basisplatte, insbesondere ein Blech, wobei die Trägerplatte auf der Basisplatte angeordnet ist,
vorzugsweise auf die Basisplatte auflaminiert ist. Hierdurch erhält das
Elektronikmodul einerseits Stabilität und weiterhin kann die Basisplatte zur Kühlung benutzt werden. Vorzugsweise wird der unter dem Steg befindliche
Bereich der Basisplatte ebenfalls freigelegt und umgebogen.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Bauteil mit einem erfindungsgemäßen Elektronikmodul und einem Gegenkörper mit einer Ausnehmung, wobei zumindest ein Endabschnitt des Steges in der Ausnehmung angeordnet ist.
Hierdurch kann der Endbereich des Stegs tief in den Gegenkörper eingeführt werden und gewünschte Signale mittels des am Steg angeordneten Sensors erfasst werden. Die Ausnehmung im Gegenkörper ist vorzugsweise ein
Sackloch.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines
Elektronikmoduls. Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Trägerplatte mit wenigstens einem elektronischen oder elektrischen Bauelement, insbesondere einem Sensor, bestückt, ein Steg aus der Trägerplatte freigelegt, wobei das Bauelement auf dem Steg befindlich ist, und der Steg aus der Ebene der
Trägerplatte umgebogen wird. Hierdurch können die Bauelemente ohne großen Aufwand in einer anderen Ebene als ein Grundbereich der Trägerplatte angeordnet werden und trotzdem mittels eines Oberflächen-Montageprozesses montiert werden. Es sei angemerkt, dass das Bestücken der Trägerplatte mit dem Bauelement vor oder nach dem Freilegen des Steges ausgeführt werden kann. Der Steg wird besonders bevorzugt mittels eines Fräsvorgangs aus der Trägerplatte ausgefräst, wobei der Steg über einen verbleibenden
Verbindungsbereich mit dem Grundbereich der Trägerplatte verbunden bleibt. Wenn der Steg an einem Rand der Trägerplatte vorgesehen ist, kann der Steg durch einen einseitigen Fräsvorgang hergestellt werden.
Die vorliegende Erfindung wird insbesondere bei Getriebesteuerungen von Fahrzeugen, bei denen mehrere Werte mittels Sensoren erfasst werden sollen, eingesetzt.
Zeichnung
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
Figur 1 eine schematische Schnittansicht eines Elektronikmoduls
gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Figur 2 eine Draufsicht des Elektronikmoduls von Figur 1 ,
Figur 3 eine schematische, perspektivische Ansicht der Trägerplatte des Elektronikmoduls von Figur 1 ,
Figur 4 eine schematische Schnittansicht eines Elektronikmoduls
gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
Figur 5 eine schematische Draufsicht des Elektronikmoduls von Figur
4.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 3 ein Elektronikmodul 1 gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben. Wie insbesondere aus Figur 1 ersichtlich ist, umfasst das Elektronikmodul 1 eine Trägerplatte 2, welche in diesem Ausführungsbeispiel eine Leiterplatte ist. Die Trägerplatte 2 weist einen Grundbereich 20 und mehrere Stege 21 auf (vgl. Figur 3), welche vom Grundbereich 20 in einem Winkel . von 90° hochgeklappt sind. Die Leiterplatte ist dabei eine preiswerte, großflächige Leiterplatte und dient als Verbindungsleiterplatte. Das Elektronikmodul 1 umfasst ferner elektronische und/oder elektrische Bauelemente 3, welche in diesem Ausführungsbeispiel Sensoren sind. Die Sensoren sind dabei jeweils an einem Endabschnitt 21a der Stege 21 angeordnet.
Die Stege 21 können durch eine einseitige Ausfräsung, bei der eine
Ausnehmung 23 an einem Randbereich der Trägerplatte 2 gebildet wird, oder durch eine dreiseitige Ausfräsung, bei der eine Ausnehmung 23 in der
Trägerplatte 2 gebildet wird (vgl. Figur 3) hergestellt werden. Die Leiterplatte kann dabei sehr einfach mit den Bauelementen 3 bei der üblichen Oberflächen-
Bestückung mit weiteren elektronischen Bauelementen 9 bestückt werden.
Hierbei ergeben sich zwei Herstellungsverfahren. Zum einen kann zuerst eine Bestückung der Leiterplatte mit sämtlichen Bauelementen erfolgen und anschließend werden die Stege aus dem Grundbereich 20 der Leiterplatte herausgefräst und dann hochgeklappt. Alternativ werden erst die Stege ausgefräst, dann erfolgt eine Bestückung der Leiterplatte, und dann werden die Stege hochgeklappt.
Vorzugsweise werden die Stege 21 mittels separaten Versteifungselementen 24 versteift. Die Versteifungselemente 24 können beispielsweise an die Stege 21 angeclipst werden.
Die Trägerplatte 2 ist auf einem Blech 8 angeordnet, wobei das Blech 8 als Wärmesenke dient, so dass Wärme gut von der Leiterplatte abgeführt werden kann.
Als Bauelemente 3 kommen alle Arten von Sensoren, beispielsweise
Lagesensoren, Positionssensoren, Drucksensoren, Temperatursensoren, usw., in Frage. Die weiteren elektronischen Bauelemente 9 können beispielsweise auch
Drucksensoren sein, welche auf die Leiterplatte mittels einer Clipsverbindung fixiert werden.
An der Trägerplatte 8 sind weiterhin nicht gezeigte Verbindungsleitungen an der Oberfläche oder in einer Innenlage vorgesehen und mit einem
Schaltungselement etc. verbunden. Ferner ist ein Steckeranschluss 7 an der Trägerplatte 2 vorgesehen. Somit muss z.B. für eine Getriebesteuerung nur eine einzige Leiterplatte vorgesehen werden.
Wie weiterhin aus den Figuren 1 und 2 ersichtlich ist, sind die Stege 21 in Ausnehmungen 5 angeordnet, welche in einem Gegenkörper 4 vorgesehen sind. Die Ausnehmungen 5 sind sachlochartig, und am Gegenkörper 4 ist
beispielsweise eine Motorwicklung 6 angeordnet, wobei der am Steg 21 vorgesehene Sensor eine Motorgröße erfassen soll. Die Ausnehmung 5 kann auch ausgeschäumt sein oder mit einer Vergussmasse gefüllt werden. Hierdurch kann eine sichere und vibrationsfreie Positionierung der Sensoren am
Endabschnitt 21a der Stege 21 erreicht werden.
Durch eine jeweils individuelle Auswahl der Länge der Stege können somit erfindungsgemäß Sensoren an unterschiedlichen Positionen, ausgehend von dem eine Grundebene bildenden Grundbereichs 20 ohne großen Aufwand angeordnet werden. Die Bestückung der Stege 21 kann, wie oben beschrieben, während des normalen SMT-Prozesses ausgeführt werden. Dann kann der Fräsvorgang und das Positionieren im Gegenkörper 4 erfolgen. Weiterhin entfallen die bisher im Stand der Technik notwendigen Zusatzprozesse wie Verkabeln, Löten, Kleben, usw.
Die Figuren 4 und 5 zeigen ein Elektronikmodul 1 gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei gleiche bzw. funktional gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet sind.
Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel umfasst das Elektronikmodul 1 des zweiten Ausführungsbeispiels zusätzlich noch eine separate
Fixiereinrichtung für die Stege 21 in Form einer Rastverbindung 10. Die Rastverbindung 10 umfasst eine Rastnase 1 1 , welche am Gegenkörper 4 angeordnet ist sowie eine entsprechend gebildete Aussparung 12 am Steg 21. Die Rastverbindung kann dabei auch mehrfach vorgesehen sein, um eine besonders sichere und redundante Fixierung der Stege 21 zu ermöglichen. Ferner ist es auch möglich, dass die Aussparung am Gegenkörper 4 vorgesehen ist und die Rastnase am Steg 21 angeordnet ist. Ansonsten entspricht dieses Ausführungsbeispiel dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel, so dass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.

Claims

Elektronikmodul, umfassend:
eine Trägerplatte (2) mit einem Grundbereich (20) und wenigstens einem Steg (21), wobei der Steg (21) als Teilbereich des Grundbereichs (20) ist und in einem Winkel ( ) zum Grundbereich (20) angeordnet ist, und
wenigstens ein elektronisches Bauelement (3), insbesondere ein Sensor, welches am Steg (21) angeordnet ist.
Elektronikmodul nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Bauelement (3) an einem Endabschnitt (21a) des Stegs (21) angeordnet ist.
Elektronikmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (21) und/oder die Trägerplatte (2) vollständig von einer Vergussmasse oder einem Ausschäummaterial umgeben ist.
Elektronikmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Rastverbindung (10) für eine Verbindung des Steges (21) mit einem Gegenkörper (4).
Elektronikmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (21) unterschiedliche Längen aufweisen und/oder dass die Stege (21) in unterschiedlichen Winkeln ( ) zum Grundbereich (20) angeordnet sind.
6. Elektronikmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner
umfassend eine Basisplatte (8), insbesondere ein Blech, wobei die Trägerplatte (2) auf der Basisplatte (8) angeordnet ist. Bauteil, umfassend ein Elektronikmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einen Gegenkörper (4) mit einer Ausnehmung (5), wobei zumindest ein Endabschnitt (21 a) eines Stegs (21) in der Ausnehmung (5) angeordnet ist.
Bauteil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (5) ein Sachloch ist und/oder dass die Ausnehmung (5) mit einer
Vergussmasse oder dergleichen ausgefüllt ist. 9. Verfahren zur Herstellung eines Elektronikbauteils (1), umfassend die
Schritte:
a) Bestücken einer Trägerplatte (2) mit wenigstens einem
elektronischen Bauelement (3), insbesondere einem Sensor, b) Freilegen eines Steges (21) aus der Trägerplatte (2), wobei das Bauelement (3) auf dem Steg (21) befindlich ist, und
c) Umbiegen des Steges (21) aus einer Ebene der Trägerplatte (2), wobei der Schritt a) vor oder nach dem Schritt b) ausgeführt werden kann.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (21) aus der Trägerplatte (2) herausgefräst wird.
PCT/EP2012/053422 2011-04-01 2012-02-29 Elektronikmodul sowie verfahren zu dessen herstellung WO2012130549A1 (de)

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