WO2018177632A1 - Elektronikmodul für eine getriebesteuereinheit und getriebesteuereinheit - Google Patents

Elektronikmodul für eine getriebesteuereinheit und getriebesteuereinheit Download PDF

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WO2018177632A1
WO2018177632A1 PCT/EP2018/052864 EP2018052864W WO2018177632A1 WO 2018177632 A1 WO2018177632 A1 WO 2018177632A1 EP 2018052864 W EP2018052864 W EP 2018052864W WO 2018177632 A1 WO2018177632 A1 WO 2018177632A1
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electronic module
control unit
transmission control
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Josef Loibl
Hermann Josef Robin
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Zf Friedrichshafen Ag
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Definitions

  • the present invention relates to an electronic module for a transmission control unit of a motor vehicle and to a transmission control unit with such an electronic module.
  • the electronic circuits and / or the electronic modules of the integrated transmission control units are protected by a protective compound or molding compound.
  • Such an electronic module is disclosed in DE 10 2015 205 051 A1.
  • the object of the invention is to provide an electronic module for a transmission control unit and a transmission control unit with an electronic module, which is constructed compact and space-saving and meets the requirements for operation within a circulating gear fluid.
  • Embodiments of the present invention can advantageously make it possible to provide a reliable, fluid-tight and economically producible electronic module for a transmission control unit of a motor vehicle and a transmission control unit with such an electronic module.
  • an electronic module for a transmission control unit for a motor vehicle has a printed circuit board with an electronic component which is attached to a surface of the printed circuit board and electrically connected thereto.
  • the electronic component and the connection points of the electronic component to the printed circuit board are in this case covered with a protective layer, wherein the protective layer is a media-tight protective lacquer and wherein the electronic component is a housed semiconductor device.
  • a packaged semiconductor component is understood as meaning one or more composite semiconductor chips which are connected by means of a housing, e.g. a plastic housing are hermetically encapsulated, wherein connection elements, e.g. Conductor tracks protrude from the housing.
  • the packaged semiconductor components can be semiconductor components with a ⁇ -style (through hole technology) or an SMD (surface-mounted device) design.
  • the lacquer layer completely covers the surface of the housing of the electronic component exposed to a transmission fluid. Furthermore, the lacquer layer completely covers the connecting elements, which protrude from the housing of the electronic component and are connected to the contact points provided on the printed circuit board of the electronic module. This ensures that the packaged on the printed circuit board semiconductor element is completely coated with the paint layer.
  • an electronic module can be designed optimized in terms of design and shape.
  • a saving of parts and assembly and manufacturing processes is achieved, resulting in a faster Manufacturing is possible.
  • the use of a lacquer layer achieves a significant material saving compared to the overmolding or casting compound used in the prior art.
  • the lacquer layer may be light-curing and / or thermosetting. After applying the lacquer layer, this is coated with a suitable curing device, e.g. With
  • UV light with infrared radiation and / or at least partially cured in a heating furnace.
  • the lacquer layer can be applied by dispensing, spraying and / or pouring on. Further, it is possible to apply the paint layer by dipping the circuit board in the paint. Furthermore, stencils or masks can be provided during application in order to exclude predetermined sections of the printed circuit board from the lacquer layer. These stencils or masks can be fixed on the printed circuit board before applying the lacquer layer and removed after application.
  • a protective cap e.g. be provided of plastic, which is mounted on the circuit board.
  • the protective cap can be glued to the circuit board, soldered or connected by means of a suitable snap or clip connection with the circuit board.
  • the attachment of the protective cap on the circuit board can not be made media-tight.
  • a mechanical support element may be provided within the circuit board or on a surface of the circuit board.
  • the carrier element may be provided on one or both surfaces of the printed circuit board.
  • the mechanical support element in sections on a Be provided surface of the circuit board.
  • the mechanical support element can be provided in sections within the circuit board. In this case, the support element may be at least partially or completely surrounded by the circuit board.
  • the carrier element can be connected to the printed circuit board by means of a heat-conductive adhesive, a thermal compound, a heat-conducting foil or a thermally conductive connecting means.
  • the carrier element may be an aluminum plate or a plate of a thermally conductive material.
  • the printed circuit board may partially consist of rigid and sections of flexible printed circuit board elements.
  • the printed circuit board may be a multilayer printed circuit board.
  • the flexible printed circuit board elements may expediently consist of flex foil or be executed by deep-milled areas.
  • a transmission control unit with an electronic module for a motor vehicle has an electronic module according to the first aspect of the invention and a carrier plate, wherein the circuit board of the electronic module is arranged on the carrier plate and wherein the transmission control unit is designed to be surrounded by a transmission fluid.
  • FIG. 1 shows a first exemplary embodiment of an electronic module according to the invention
  • Fig. 1 shows a first embodiment of an electronic module according to the invention.
  • the electronic module 1 has a printed circuit board 2.
  • the circuit board 2 has on a top side 3 a plurality of housed electronic components 5. These housed electronic components 5 are provided with connection elements (not shown). see. These connection elements are connected to contact surfaces (not shown) on the surface 3 of the printed circuit board 2.
  • a lacquer layer 6 is partially applied. This lacquer layer 6 completely covers the housed electronic components 5.
  • the transition between the housed electronic component 5 and the printed circuit board 2 is covered with the lacquer layer 6. This ensures that a transmission fluid surrounding the electronics module wets the contact surfaces as well as the housing of the components 5, as a result of which damage may possibly occur.
  • the printed circuit board 2 is designed as a multilayer printed circuit board.
  • the printed circuit board 2 may comprise rigid printed circuit board sections 7a and flexible printed circuit board sections 7b.
  • This section 7 may also be formed as a multi-layer printed circuit board.
  • a sensor element 8 can be arranged on the flexible section 7.
  • such a sensor element 8 may also be arranged on a rigid portion of the printed circuit board 2.
  • actuators 10, e.g. Control valves or plug 9 arranged on the printed circuit board 2.
  • the arrangement of these components 9, 10 takes place depending on the installation conditions of the electronic module.
  • a carrier element 14 is provided within the printed circuit board 2 in the rigid section 7a.
  • This support element 14 is completely surrounded by the printed circuit board 14.
  • the support member 14 is formed of a thermally conductive material.
  • a carrier element 14 may also be positioned at a different location within the printed circuit board 2.
  • a carrier element 14 is arranged on an upper side 3 a of the printed circuit board 2, which is opposite to the components 5.
  • the carrier element 14 is in this case by means of a plantet- Bers, a thermal grease, a heat conducting foil or a thermally conductive connecting means (not shown) connected to the circuit board 2.
  • the support member 14 serves as a heat sink or on the support member 14 is a heat sink (not shown) arranged.
  • Fig. 2 shows a second embodiment of an electronic module according to the invention.
  • a cover 12 is arranged, which serves as a housing for the components 5.
  • This cover 12 may be applied to the lacquer layer 6 or directly on the surface 3 of the circuit board 2.
  • the cover 12 is glued to the circuit board 2, for example.
  • the cover 12 may, however, also be fastened on the circuit board 2 by means of a clip connection (not shown) or a latching connection (not shown) or a screw connection (not shown).
  • the cover 12 is not connected media-tight with the circuit board 2.
  • the cover 12 thus essentially provides protection against mechanical action against the components 5.

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Abstract

Elektronikmodul für eine Getriebesteuereinheit und Getriebesteuereinheit Die Erfindung betrifft ein Elektronikmodul (1) für eine Getriebesteuereinheit, aufweisend eine Leiterplatte (2) mit einem elektronischen Bauelement (5), welches an einer Oberseite (3, 3a) der Leiterplatte befestigt und mit dieser elektrisch verbunden ist, wobei das elektronische Bauelement (5) sowie die Verbindungspunkte des elektronischen Bauelements (5) mit der Leiterplatte (2) mit einer Schutzschicht (6) bedeckt sind, und wobei die Schutzschicht (6) ein mediendichter Schutzlack ist und dass das elektronische Bauelement (5) ein gehäustes Halbleiterbauelement (5) ist.

Description

Elektronikmodul für eine Getriebesteuereinheit und Getriebesteuereinheit
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Elektronikmodul für eine Getriebesteuereinheit eines Kraftfahrzeugs sowie auf eine Getriebesteuereinheit mit einem derartigen Elektronikmodul.
Elektronische Steuergeräte unterliegen dauerhaft dem Trend, bei gleichbleibendem oder steigendem Funktionsumfang im Preis immer günstiger zu werden. Dies erfordert eine Weiterentwicklung bestehender Lösungen oder den Einsatz neuartiger Konzepte. Dabei ist insbesondere die Verbindungstechnik zwischen einzelnen Komponenten von erhöhtem Interesse, da mit zunehmender Miniaturisierung der elektronischen Komponenten auch die Anfälligkeit gegenüber Schmutz und Vibrationen zunimmt. Dies gilt insbesondere im Bereich der Fahrzeugtechnik, in dem elektronische Komponenten mit einer hohen Zuverlässigkeit auch unter widrigsten Einsatzbedingungen fehlerfrei funktionieren müssen.
Um die elektronische Schaltungen und/oder die Elektronikmodule der integrierten Getriebesteuereinheiten z.B. gegen diese zumindest teilweise umspülendes Getrie- befluid zu schützen, werden die elektronischen Schaltungen und/oder die Elektronikmodule durch eine Schutzmasse bzw. Moldmasse geschützt.
Ein derartiges Elektronikmodul ist in der DE 10 2015 205 051 A1 offenbart.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Elektronikmodul für eine Getriebesteuereinheit sowie eine Getriebesteuereinheit mit einem Elektronikmodul anzugeben, welches kompakt und bauraumsparend aufgebaut ist und den Anforderungen an den Betrieb innerhalb eines umspülenden Getriebefluids entspricht.
Diese Aufgabe wird mit dem Elektronikmodul gemäß Anspruch 1 sowie mit der Getriebesteuereinheit gemäß Anspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können in vorteilhafter Weise ermöglichen, ein zuverlässiges, fluiddichtes und kostengünstig produzierbares Elektronikmodul für eine Getriebesteuereinheit eines Kraftfahrzeugs sowie eine Getriebesteuereinheit mit einem derartigen Elektronikmodul bereitzustellen.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Elektronikmodul für eine Getriebesteuereinheit für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen. Das Elektronikmodul für eine Getriebesteuereinheit weist eine Leiterplatte mit einem elektronischen Bauelement, welches an einer Oberfläche der Leiterplatte befestigt und mit dieser elektrisch verbunden ist auf. Das elektronische Bauelement sowie die Verbindungspunkte des elektronischen Bauelements mit der Leiterplatte sind hierbei mit einer Schutzschicht bedeckt, wobei die Schutzschicht ein mediendichter Schutzlack ist und wobei das elektronische Bauelement ein gehäustes Halbleiterbauelement ist.
Unter einem gehäusten Halbleiterbauelement werden im Weiteren einer oder mehrere im Verbund angeordnete Halbleiterchips verstanden, welche mittels eines Gehäuses, z.B. eines Kunststoffgehäuses hermetisch gekapselt sind, wobei Anschlusselemente, z.B. Leiterbahnen aus dem Gehäuse ragen. Bei den gehäusten Halbleiterbauelementen kann es sich insbesondere um Halbleiterbauelemente mit einer ΤΉΤ- Bauform (Through Hole Technology) oder einer SMD-Bauform (Surface Mounted Device) handeln.
Die Lackschicht bedeckt hierbei vollständig die einem Getriebefluid ausgesetzte Fläche des Gehäuses des elektronischen Bauelements. Ferner bedeckt die Lackschicht vollständig die Anschlusselemente, welche aus dem Gehäuse des elektronischen Bauelements ragen und mit den auf der Leiterplatte des Elektronikmoduls vorgesehenen Kontaktierungspunkten verbunden sind. Damit ist gewährleistet, dass das auf der Leiterplatte verbaute gehäuste Halbleiterelement vollständig mit der Lackschicht überzogen ist.
Mit der Erfindung ist es möglich, dass ein Elektronikmodul bezüglich Aufbau und Formgebung optimiert ausgelegt werden kann. Darüber hinaus wird eine Einsparung von Teilen sowie Montage- und Fertigungsprozessen erzielt, wodurch eine schnellere Fertigung ermöglicht wird. Durch die Verwendung einer Lackschicht wird eine signifikante Materialeinsparung gegenüber der im Stand der Technik verwendeten Umspritz- bzw. Vergussmasse erreicht.
Mit der Erfindung ist ferner eine einfache Analysemöglichkeit durch partielles Entfernen der Lackschicht möglich. Darüber hinaus ist eine einfache Anbindung von elektrischen Bauelementen, Sensorelementen oder Aktuatoren an die Leiterplatte möglich. Weitere Vorteile ergeben sich hinsichtlich einer verbesserten thermischen Anbindung zur Entwärmung der elektrischen Bauelemente und der Leiterplatte.
Die Lackschicht kann lichthärtend und/oder wärmehärtend sein. Nach dem Auftragen der Lackschicht wird diese mit einer geeigneten Aushärtevorrichtung z.B. mit
UV-Licht, mit Infrarotstrahlung und/oder in einem Wärmeofen zumindest teilweise ausgehärtet.
Die Lackschicht kann durch Dispensen, Aufsprühen und/oder Aufgießen aufgetragen werden. Ferner ist es möglich, die Lackschicht mittels Eintauchen der Leiterplatte in den Lack aufzubringen. Ferner können beim Auftragen Schablonen oder Masken vorgesehen sein, um vorgegebene Abschnitte der Leiterplatte von der Lackschicht auszunehmen. Diese Schablonen oder Masken können vor dem Auftragen der Lackschicht auf der Leiterplatte fixiert werden und nach dem Auftragen wieder entfernt werden.
Zur Abdeckung des elektronischen Bauelements kann eine Schutzkappe, z.B. aus Kunststoff vorgesehen sein, welche auf der Leiterplatte befestigt ist. Die Schutzkappe kann auf die Leiterplatte geklebt, gelötet oder mittels einer geeigneten Rast- oder Clipverbindung mit der Leiterplatte verbunden sein. Insbesondere kann die Befestigung der Schutzkappe auf der Leiterplatte nicht mediendicht ausgeführt sein.
Zur Versteifung der Leiterplatte kann ein mechanisches Trägerelement innerhalb der Leiterplatte oder auf einer Oberfläche der Leiterplatte vorgesehen sein. Hierbei kann das Trägerelement auf einer oder beiden Oberflächen der Leiterplatte vorgesehen sein. Insbesondere kann das mechanische Trägerelement abschnittsweise auf einer Oberfläche der Leiterplatte vorgesehen sein. Schließlich kann das mechanische Trägerelement abschnittsweise innerhalb der Leiterplatte vorgesehen werden. Hierbei kann das Trägerelement zumindest abschnittsweise oder vollständig von der Leiterplatte umgeben sein.
Das Trägerelement kann mittels eines Wärmeleitklebers, einer Wärmeleitpaste, einer Wärmeleitfolie oder einem wärmeleitfähigen Verbindungsmittel mit der Leiterplatte verbunden sein. Bei dem Trägerelement kann es sich um eine Aluminiumplatte oder eine Platte aus einem wärmeleitfähigen Material handeln.
Die Leiterplatte kann abschnittsweise aus starren und abschnittsweise aus flexiblen Leiterplattenelementen bestehen. Insbesondere kann die Leiterplatte eine Mehrlagenleiterplatte sein. Die flexiblen Leiterplattenelemente können zweckmäßig aus Flexfolie bestehen oder durch tiefengefräste Bereiche ausgeführt werden.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Getriebesteuereinheit mit einem Elektronikmodul für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen. Die Getriebesteuereinheit weist ein Elektronikmodul gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung und eine Trägerplatte auf, wobei die Leiterplatte des Elektronikmoduls auf der Trägerplatte angeordnet ist und wobei die Getriebesteuereinheit dazu ausgeführt ist, von einem Getriebe- fluid umspült zu werden.
Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine erste beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Elektronikmoduls,
Fig. 2 eine zweite beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Elektronikmoduls,
Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Elektronikmoduls. Das Elektronikmodul 1 weist eine Leiterplatte 2 auf. Die Leiterplatte 2 weist auf einer Oberseite 3 mehrere gehäuste elektronische Bauelemente 5 auf. Diese gehäusten elektronischen Bauelemente 5 sind mit Anschlusselementen (nicht dargestellt) ver- sehen. Diese Anschlusselemente sind mit Kontaktflächen (nicht dargestellt) auf der Oberfläche 3 der Leiterplatte 2 verbunden. Auf der Oberseite 3 der Leiterplatte 2 ist abschnittsweise eine Lackschicht 6 aufgebracht. Diese Lackschicht 6 bedeckt die gehäusten elektronischen Bauelemente 5 vollständig. Insbesondere ist der Übergang zwischen gehäusten elektronischen Bauelement 5 und der Leiterplatte 2 mit der Lackschicht 6 bedeckt. Somit ist sichergestellt, dass ein das Elektronikmodul umgebende Getriebefluid die Kontaktflächen als auch das Gehäuse der Bauelemente 5 benetzt, wodurch es gegebenenfalls zu Beschädigungen kommen kann.
Die Leiterplatte 2 ist als Mehrlagenleiterplatte ausgebildet. Die Leiterplatte 2 kann starre Leiterplattenabschnitte 7a und flexible Leiterplattenabschnitte 7b aufweisen. Dieser Abschnitt 7 kann ebenfalls als Mehrlagenleiterplatte ausgebildet sein. Zweckmäßig kann an dem flexiblen Abschnitt 7 ein Sensorelement 8 angeordnet sein. Selbstverständlich kann ein solches Sensorelement 8 auch an einem starren Abschnitt der Leiterplatte 2 angeordnet sein.
An der Leiterplatte 2 sind an der Unterseite 3a bzw. der Oberseite 3 ferner Aktua- toren 10, z.B. Regelventile oder Stecker 9 angeordnet. Die Anordnung dieser Bauteile 9, 10 erfolgt je nach Einbaubedingungen des Elektronikmoduls 1 .
Zur beispielhaften Versteifung der Leiterplatte 2 in einem Bereich zwischen zwei Abschnitten mit einer Lackschicht 6 ist im starren Abschnitt 7a ein Trägerelement 14 innerhalb der Leiterplatte 2 vorgesehen. Dieses Trägerelement 14 ist vollständig von der Leiterplatte 14 umgeben. Zweckmäßig ist das Trägerelement 14 aus einem wärmeleitenden Material gebildet. Nicht dargestellt sind Verbindungen, z.B. Vias welche von dem Trägerelement 14 an eine Oberseite 3, 3a der Leiterplatte 2 führen und dort mit einem Kühlkörper (nicht dargestellt) verbunden sind. Selbstverständlich kann ein Trägerelement 14 auch an einer anderen Stelle innerhalb der Leiterplatte 2 positioniert sein.
Zur Versteifung eines Bereichs unterhalb der Bauelemente 5 ist ein Trägerelement 14 an einer Oberseite 3a der Leiterplatte 2, welche den Bauelemente 5 gegenüberliegt angeordnet. Das Trägerelement 14 ist hierbei mittels eines Wärmeleitkle- bers, einer Wärmeleitpaste, einer Wärmeleitfolie oder einem wärmeleitfähigen Verbindungsmittel (nicht dargestellt) mit der Leiterplatte 2 verbunden. Zweckmäßig dient das Trägerelement 14 als Kühlkörper oder an dem Trägerelement 14 ist ein Kühlkörper (nicht dargestellt) angeordnet.
Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Elektronikmoduls. Auf der Leiterplatte 2 ist eine Abdeckung 12 angeordnet, welche als Gehäuse für die Bauelemente 5 dient. Diese Abdeckung 12 kann auf der Lackschicht 6 oder direkt auf der Oberfläche 3 der Leiterplatte 2 aufgebracht sein. Die Abdeckung 12 wird auf der Leiterplatte 2 z.B. aufgeklebt. Die Abdeckung 12 kann auf der Leiterplatte 2 allerdings auch mittels einer Clipsverbindung (nicht dargestellt) oder einer Rastverbindung (nicht dargestellt) oder einer Schraubverbindung (nicht dargestellt) befestigt sein. Die Abdeckung 12 ist dabei nicht mediendicht mit der Leiterplatte 2 verbunden. Die Abdeckung 12 stellt somit im Wesentlichen einen Schutz gegen mechanische Einwirkung gegen die Bauelemente 5 dar. Selbstverständlich ist es aber auch möglich durch geeignete Abdichtmittel eine mediendichte Abdichtung zwischen Abdeckung 12 und Leiterplatte 2 vorzusehen.
Bezugszeichen
Elektronikmodul
Leiterplatte
Oberseite der Leiterplatte
a Unterseite der Leiterplatte
gehäuste elektronische Bauelemente
Lackschicht
a starrer Leiterplattenabschnitt
b flexibler Leiterplattenabschnitt
Sensor
Stecker
0 Aktuator
1 Übergang Bauelement Leiterplatte
2 Abdeckung
3 Übergang Abdeckung Leiterplatte/Lackschicht4 Trägerelement

Claims

Patentansprüche
1 . Elektronikmodul (1 ) für eine Getriebesteuereinheit, aufweisend
eine Leiterplatte (2) mit einem elektronischen Bauelement (5), welches an einer Oberseite (3, 3a) der Leiterplatte befestigt und mit dieser elektrisch verbunden ist, wobei das elektronische Bauelement (5) sowie die Verbindungspunkte des elektronischen Bauelements (5) mit der Leiterplatte (2) mit einer Schutzschicht (6) bedeckt sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Schutzschicht (6) ein mediendichter Schutzlack ist und dass das elektronische Bauelement (5) ein gehäustes Halbleiterbauelement (5) ist.
2. Elektronikmodul gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zur Abdeckung des elektronischen Bauelements (5) eine Schutzkappe (12) vorgesehen ist, welche auf der Leiterplatte (2) befestigt ist.
3. Elektronikmodul gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzkappe (12) auf die Leiterplatte (2) geklebt, gelötet oder mittels einer Rast- oder Clipverbindung mit der Leiterplatte (2) verbunden ist.
4. Elektronikmodul gemäß Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigung der Schutzkappe (12) auf der Leiterplatte (2) nicht mediendicht ausgeführt ist.
5. Elektronikmodul gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Versteifung der Leiterplatte (2) ein mechanisches Trägerelement (14) innerhalb der Leiterplatte (2) oder auf einer Oberseite (3, 3a) der Leiterplatte (2) vorgesehen ist.
6. Elektronikmodul gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (14) mittels eines Wärmeleitklebers, einer Wärmeleitpaste, einer Wärmeleitfolie oder einem wärmeleitfähigen Verbindungsmittel mit der Leiterplatte (2) ver- bunden ist.
7. Elektronikmodul gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (2) abschnittsweise aus starren und abschnittsweise aus flexiblen Leiterplattenelementen (7a, 7b) besteht.
8. Elektronikmodul gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (2)eine Mehrlagenleiterplatte ist.
9. Getriebesteuereinheit aufweisend ein Elektronikmodul gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, und eine Trägerplatte, wobei die Leiterplatte des Elektronikmoduls auf der Trägerplatte angeordnet ist, wobei die Getriebesteuereinheit dazu ausgeführt ist, von einem Getriebefluid umspült zu werden.
PCT/EP2018/052864 2017-03-28 2018-02-06 Elektronikmodul für eine getriebesteuereinheit und getriebesteuereinheit WO2018177632A1 (de)

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