WO2023088743A1 - Thermosetting overmoulding of stacked pcbs (pcbs separated by distancing pieces) having a coolant circuit for a drive train electronics system - Google Patents

Thermosetting overmoulding of stacked pcbs (pcbs separated by distancing pieces) having a coolant circuit for a drive train electronics system Download PDF

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WO2023088743A1
WO2023088743A1 PCT/EP2022/081228 EP2022081228W WO2023088743A1 WO 2023088743 A1 WO2023088743 A1 WO 2023088743A1 EP 2022081228 W EP2022081228 W EP 2022081228W WO 2023088743 A1 WO2023088743 A1 WO 2023088743A1
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WO
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pcbs
control unit
cavity
coolant tube
spacer
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PCT/EP2022/081228
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Inventor
Sandeep Menedal
Andreas Albert
Pradeep Sulur
Thejesh Kumar MAGADI BYREDEVARU
Nurondayya Hiremath
Amaresh Tatti
Original Assignee
Vitesco Technologies Germany Gmbh
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    • H05K5/0026Casings, cabinets or drawers for electric apparatus provided with connectors and printed circuit boards [PCB], e.g. automotive electronic control units
    • H05K5/0082Casings, cabinets or drawers for electric apparatus provided with connectors and printed circuit boards [PCB], e.g. automotive electronic control units specially adapted for transmission control units, e.g. gearbox controllers
    • HELECTRICITY
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    • H05K5/0026Casings, cabinets or drawers for electric apparatus provided with connectors and printed circuit boards [PCB], e.g. automotive electronic control units
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    • H05K7/20845Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for automotive electronic casings
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    • H05K7/20881Liquid coolant with phase change

Definitions

  • the invention relates generally to a thermoset overmolding for a control unit having stacked circuit boards separated by at least one spacer, such as a spacer, the control unit also including a coolant circuit for a powertrain electronics system.
  • Controllers are commonly used to control the operation of a powertrain, such as a powertrain of an internal combustion engine that includes a transmission, or a powertrain of an electric vehicle, depending on the intended design.
  • the control unit typically consists of a printed circuit board (PCB) with various circuitry.
  • the PCB is in electrical communication with a connector outside of a housing.
  • the PCB is typically located within the housing and is immersed in transmission fluid.
  • the PCB may be part of a transmission control unit (TCU), and the transmission control unit may be attached to or remote from the transmission.
  • TCU transmission control unit
  • the PCB is overmolded with a thermoset material so that the PCB is protected from the transmission fluid.
  • Some controllers require the use of two or more PCBs located on opposite sides of a die-cast coolant housing, with the controller including cover plates for covering each PCB.
  • the die-cast coolant housing can be made Have aluminum die-cast parts and other parts made of plastic.
  • Some current designs use die-cast aluminum as the heat-conducting medium and have a cooling duct or cooling tube integrated into the die-cast coolant housing.
  • One object of the invention is therefore to provide a control unit which comprises a plurality of printed circuit boards arranged in a stack.
  • the controller includes a spacer, such as a standoff, cooling duct or hose, connected to one of the plurality of circuit boards, and a thermoset material that forms a housing and also conducts heat away from the circuit boards.
  • multiple circuit boards are connected to one or more spacers such that the circuit boards are spaced apart in a stacked configuration.
  • spacers or standoffs include, but are not limited to, screw domes, self-destructing snaps, or frames, and may be made of plastic or metal.
  • the assembled circuit boards are overmolded with a thermoset material. By using the thermoset material instead of a die-cast material such as aluminum, the desired cooling effect is achieved.
  • the design of the housing subassembly according to the invention also leads to a reduction in the complexity of the manufacturing and assembly processes.
  • At least two circuit boards are arranged in a manner in which a coolant tube is attached to one of the circuit boards by welding, soldering, or sheet metal clips.
  • the two circuit boards are separated by one or more spacers or standoffs.
  • are both sides of each circuit board are equipped with electronics.
  • the coolant tube serves as a medium for heat exchange such that heat is transferred from the electronics to the coolant tube.
  • the two printed circuit boards are overmoulded with a duroplastic material. The thermoset material also serves as a heat exchange medium to transfer heat from the electronics to the coolant tube.
  • a minimum number of components is used to construct the control unit of the present invention. Since the number of parts is reduced, the manufacturing cost of the control unit is also reduced. In one embodiment, the control unit is compact compared to conventional control units. In one embodiment, the spacing between the electronic components and the cooling tube is reduced.
  • the controller of the present invention is usable with an internal combustion engine and transmission vehicle, a battery powered electric vehicle, or any other type of vehicle that requires a controller to perform various functions.
  • one of the circuit boards is larger than the other to allow for the closure of the overmolding tool for the overmolding process.
  • an interposer is used to hold one of the circuit boards in place when the overmolding tool is closed.
  • the coolant tube is made of a material such as aluminum, copper, steel, and others. manufactured. The coolant tube is mounted to one of the circuit boards using any of a variety of connections, including but not limited to clamping, welding, or soldering.
  • thermoset overmolding for a control unit according to independent claim 1 and the method according to independent Claim 7 can be solved.
  • Preferred embodiments are given in the dependent claims.
  • the present invention is a controller having a plurality of printed circuit boards (PCBs) and at least one spacer located between and connected to two of the PCBs and forming a cavity between the two PCBs.
  • the controller also includes a coolant tube connected to one of the PCBs such that at least a portion of the coolant tube is within the cavity, a housing surrounding the PCBs and the spacer, and a thermoset material.
  • the housing is formed by the thermoset material such that a portion of the thermoset material surrounds the PCBs and another portion of the thermoset material resides in the cavity.
  • the control unit also includes at least one bracket connected to one of the PCBs such that the bracket is in the cavity and the coolant tube is connected to the bracket.
  • the controller also includes a plurality of fasteners, and at least one of the fasteners connects a first of the two PCBs to the spacer and another of the fasteners connects a second of the PCBs to the spacer.
  • thermoset material in the cavity transfers heat from the PCBs to the coolant tube.
  • the in-cavity portion of the coolant tube is generally S-shaped.
  • the coolant tube can be any shape to meet various heat transfer and cooling requirements, such as generally U-shaped, generally L-shaped, generally V-shaped, straight, and others
  • the in-cavity portion of the coolant tube is surrounded by the thermoset material.
  • the present invention is a method of manufacturing a control unit, providing a plurality of PCBs, providing at least one spacer, providing a coolant tube, and providing a housing.
  • the method includes connecting the first one of the PCBs to the spacer, connecting the coolant tube to the first PCB, and connecting a second one of the PCBs to the at least one spacer.
  • the method includes forming a cavity between the first one of the PCBs and the second one of the PCBs after the first one of the PCBs and the second one of the PCBs have been connected to the spacer such that at least a portion of the coolant tube is in the cavity.
  • the method of the present invention also includes over-molding with a thermoset material such that a portion of the thermoset material forms a housing surrounding the PCBs and spacer and another portion of the thermoset material resides in the cavity. In one embodiment, the method of the present invention also includes transferring heat from the PCBs to the coolant tube using the thermoset material within the cavity.
  • the inventive method also includes providing at least one clip, connecting the clipping to the first of the plurality of PCBs and connecting the coolant tube to the at least one clip before connecting the at least one spacer to the first of the plurality of PCBs.
  • the method of the present invention also includes providing a plurality of fasteners, connecting the first of the two of the plurality of PCBs to the at least one spacer using a first of the plurality of fasteners, and connecting the second of the two of the plurality PCBs with the at least one spacer using another of the plurality of fasteners.
  • FIG. 1 is a perspective view of a controller with a thermoset overmold and stacked circuit boards, according to embodiments of the present invention
  • Figure 2 is a sectional view taken along lines A-A of Figure 1;
  • Figure 3A is an exploded side view of a circuit board and bracket assembled as part of a controller with a thermoset overmold and stacked Circuit boards according to embodiments of the present invention are used;
  • 3B is a perspective view of a clip connected to a circuit board used as part of a controller with a thermoset overmold and stacked circuit boards according to embodiments of the present invention
  • 4A is an exploded side view of a circuit board, bracket, and coolant tube used as part of a controller having a thermoset overmold and stacked circuit boards according to embodiments of the present invention
  • FIG. 4B is a perspective view of a clip and coolant tube connected to a circuit board used as part of a controller having a thermoset overmold and stacked circuit boards according to embodiments of the present invention
  • 5A is an exploded side view of two fasteners and two standoffs connected to a circuit board with a bracket and coolant tube connected to the circuit board, all as part of a thermoset overmolded controller and stacked circuit boards according to embodiments of the present invention be used;
  • 5B is a perspective view of a bracket, coolant tube, two standoffs, and two fasteners connected to a circuit board used as part of a controller with thermoset overmolding and stacked circuit boards according to embodiments of the present invention
  • 6A is an exploded side view of two additional fasteners connected to two standoffs to secure a second circuit board to the two standoffs, the two standoffs, a clip, and a coolant tube connected to a first circuit board, all as part of a Control unit with a thermoset overmolding and stacked circuit boards can be used according to embodiments of the present invention
  • Figure 6B is a perspective view of two circuit boards connected using fasteners with two standoffs, and a clamp and coolant tube also connected to one of the circuit boards used as part of a controller with a thermoset overmold and stacked circuit boards Embodiments of the present invention are used;
  • FIG. 7 is a side view of two circuit boards connected using fasteners with two standoffs, and a clamp and coolant tube also connected to one of the circuit boards used as part of a controller with a thermoset overmold and stacked circuit boards according to embodiments of the present invention
  • thermoset overmold and stacked circuit boards are a side view of a controller with a thermoset overmold and stacked circuit boards according to embodiments of the present invention
  • FIG. 9 is a sectional view of an alternative embodiment of a control unit having a thermoset overmold and stacked circuit boards in accordance with embodiments of the present invention and 10 is a sectional view of another alternative embodiment of a control unit having a thermoset overmold and stacked circuit boards with an intermediate support holding the circuit boards in place according to embodiments of the present invention.
  • the control unit 10 includes a plurality of circuit boards, and in the embodiment shown includes a first printed circuit board (PCB) 12 and a second PCB 14. Each PCB 12, 14 is separated by one or more spacers or spacers 16a, 16b , each spacer 16a, 16b being between the circuit boards 12,14. In the area between the printed circuit boards 12, 14 there is a cavity which is generally designated 18. Connected to the first circuit board 12 is a connector, which is a clip 20 in the embodiment shown. The bracket 20 is connected to the circuit board 12 using a snap fit connection, however, it is within the scope of the invention that other types of connectors and connections could be used.
  • each of the printed circuit boards 12, 14 has two openings 22 and each standoff 16a, 16b has two threaded openings 24 therein.
  • the control unit 10 also includes a plurality of fasteners 26a, 26b, 26c, 26d, and each fastener 26a, 26b, 26c, 26d extends through one of the openings 22 and into one of the threaded openings 24.
  • the control unit 10 also includes a coolant tube 28 a portion of which extends through the cavity 18 . In the embodiment shown, the coolant tube 28 extends in a serpentine fashion through the cavity 18 such that the portion of the coolant tube 28 located within the cavity 18 is generally S-shaped.
  • the coolant tube 28 may be disposed in the cavity 18 in other configurations having other shapes.
  • the coolant tube 28 is connected to the first PCB 12 using the clamp 20 as shown in FIG. 2, however, it is within the scope of the invention for the coolant tube 28 to be connected using other types of connections, such as welding , soldering or the like, may be connected to the first PCB 12 .
  • Fasteners 26a, 26b, 26c, 26d are surrounded by a thermoset material formed during an over-molding process.
  • a portion of the thermoset material forms the housing 30 that surrounds the components, and another portion of the thermoset material fills the cavity 18 in the areas of the cavity 18 not occupied by the bracket 20 and coolant tube 28 .
  • the thermoset material acts as a heat transfer medium to facilitate the transfer of heat from the first PCB 12 and the second PCB 14 to the coolant in the coolant tube 28 .
  • the thermoset material also allows heat to be dissipated from any circuitry on the first PCB 12 and the second PCB 14.
  • the thermoset material can be any type of material that allows heat to be dissipated from the first PCB 12 and the second PCB 14 allows.
  • FIG. 3A One embodiment of the steps for manufacturing and assembling the control unit 10 of the present invention is illustrated in Figures 3A-8.
  • the clip 20 is connected to the first PCB 12 .
  • the clip 20 is connected to the first PCB 12 using a snap fit or other type of connection and is shown connected to the first PCB 12 in Figure 3B.
  • the coolant tube 28 is connected to the first PCB 12 using the clamp 20 .
  • the clamp 20 substantially encircles a portion of the coolant tube 28 and applies a force to the coolant tube 28 to secure the coolant tube 28 in place so that the coolant tube 28 does not contact any of the PCBs 12, 14 is in contact.
  • the two standoffs 16a, 16b are mounted to the first PCB 12 using two of the fasteners 26a, 26b.
  • Each fastener 26a, 26b extends through a respective opening 22 and into a respective threaded opening 24 of one of the spacers 16a, 16b.
  • the spacers 16a, 16b are shown connected to the first PCB 12 in Figure 5B by two of the fasteners 26a, 26b.
  • the second PCB 14 is then connected to the spacers 16a, 16b using fasteners 26c, 26d. Again, each fastener 26c, 26d extends through a corresponding opening 22 of the second PCB 14 and into a corresponding threaded opening 24 of one of the standoffs 16a, 16b, as shown in Figure 6A.
  • Both PCBs 12, 14 are shown connected to spacers 16a, 16b in Figs. 6B and 7. Referring now to FIG. 7, both PCBs 12, 14 are shown connected to standoffs 16a, 16b before the thermoset material is applied during the overmolding process.
  • thermoset material is then applied during the over-molding process to form the housing 30 which surrounds the components and such that the thermoset material also fills the cavity 18 in the areas of the cavity 18 not covered by the bracket 20 and coolant tube 28 are occupied.
  • the control unit 10 is complete as shown in FIGS. 1 and 8.
  • FIG. 9 An alternate embodiment of the present invention is illustrated in FIG. 9, wherein like reference numerals refer to like components.
  • the first PCB 12 is larger than the second PCB 14.
  • the first PCB 12 includes a first end portion 32 and a second end portion 34 that extend out of the housing 30 and are not covered by the thermoset material .
  • each of the end portions 32, 34 is connected to a tool which secures the first PCB 12 in place and thereby also secures the remainder of the described components in place during the overmolding process.
  • FIG. 10 Another alternative embodiment of the present invention is illustrated in FIG. 10, wherein like reference numerals refer to like components.
  • This embodiment includes an intermediate support, indicated generally at 36, and the intermediate support 36 includes two inserts 36a, 36b.
  • the first insert 36a includes a large diameter portion 38a and a small diameter portion 38b
  • the second insert 36b also includes a large diameter portion 40a and a small diameter portion 40b.
  • the inserts 36a, 36b are positioned such that the small diameter portions 38b, 40b extend through the second PCB 14 and into the cavity 18 and mate with the first PCB 12 in be in contact without penetrating them.
  • the intermediate support 36 serves to hold the position of the first PCB 12 and the second PCB 14 during the overmolding process. After the completion of the overmolding process, there are two surfaces of the second PCB 14 that the large diameter portions 38a, 40a will contact. These contact surfaces 42a, 42b are not covered by the housing 30 after the end of the overmolding process.
  • Embodiments of the controller 10 according to the present invention are usable with an internal combustion engine vehicle with a transmission, a battery powered electric vehicle, or any other type of vehicle that requires a controller to perform various functions.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)

Abstract

Disclosed is a control unit (10) having a plurality of printed circuit boards (PCBs) (12, 14) and at least one spacer (16a, 16b), which is located between two of the PCBs (12, 14), is connected thereto and forms a cavity (18) between the two PCBs (12, 14). The control unit (10) also contains a coolant duct (28), which is connected to one of the PCBs (12, 14) such that at least a part of the coolant duct (28) is located in the cavity (18), a housing (30) which surrounds the PCBs (12, 14) and the spacer (16a, 16b), and a thermosetting material. The housing (30) is formed by the thermosetting material such that a part of the thermosetting material surrounds the PCBs and another part of the thermosetting material is located in the cavity (18).

Description

Beschreibung Description

Duroplast-Umspritzung gestapelter (durch Distanzstücke getrennter) PCBs mit einem Kühlmittelkreislauf für ein Antriebsstrangelektroniksystem Thermoset overmolding of stacked (spacer separated) PCBs with a coolant loop for a powertrain electronics system

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Duroplast-Umspritzung für eine Steuereinheit mit gestapelten Leiterplatten, die durch zumindest ein Distanzstück, wie etwa einen Abstandshalter, getrennt sind, wobei die Steuereinheit außerdem einen Kühlmittelkreislauf für ein Antriebsstrangelektroniksystem beinhaltet. The invention relates generally to a thermoset overmolding for a control unit having stacked circuit boards separated by at least one spacer, such as a spacer, the control unit also including a coolant circuit for a powertrain electronics system.

Steuereinheiten werden üblicherweise verwendet, um den Betrieb eines Antriebsstrangs, wie etwa eines Antriebsstrangs eines Verbrennungsmotors, der ein Getriebe beinhaltet, oder des Antriebsstrangs eines Elektrofahrzeugs, je nach beabsichtigter Konstruktion zu steuern. Die Steuereinheit besteht üblicherweise aus einer Leiterplatte (Printed Circuit Board - PCB) mit verschiedenen Schaltungsanordnungen. Die PCB steht in elektrischer Verbindung mit einem Verbinder außerhalb eines Gehäuses. Bei der Konstruktion einiger Getriebe befindet sich die PCB üblicherweise innerhalb des Gehäuses und ist in Getriebefluid getaucht. Bei anderen Getriebekonstruktionen kann die PCB Teil einer Getriebesteuerungseinheit (Transmission Control Unit - TCU), sein, und die Getriebesteuerungseinheit kann am Getriebe befestigt oder vom Getriebe entfernt angeordnet sein. Bei einigen Konstruktionen wird die PCB mit einem duroplastischen Material umspritzt, so dass die PCB vor dem Getriebefluid geschützt ist. Controllers are commonly used to control the operation of a powertrain, such as a powertrain of an internal combustion engine that includes a transmission, or a powertrain of an electric vehicle, depending on the intended design. The control unit typically consists of a printed circuit board (PCB) with various circuitry. The PCB is in electrical communication with a connector outside of a housing. In the design of some transmissions, the PCB is typically located within the housing and is immersed in transmission fluid. In other transmission designs, the PCB may be part of a transmission control unit (TCU), and the transmission control unit may be attached to or remote from the transmission. In some designs, the PCB is overmolded with a thermoset material so that the PCB is protected from the transmission fluid.

Einige Steuereinheiten erfordern die Verwendung von zwei oder mehr PCBs, die sich auf gegenüberliegenden Seiten eines druckgegossenen Kühlmittelgehäuses befinden, wobei die Steuereinheit Abdeckplatten zum Abdecken jeder PCB beinhaltet. Das druckgegossene Kühlmittelgehäuse kann aus Aluminiumdruckguss gefertigte Teile und andere aus Kunststoff gefertigte Teile aufweisen. Bei einigen aktuellen Konstruktionen wird Aluminiumdruckguss als wärmeleitendes Medium verwendet, und in das druckgegossene Kühlmittelgehäuse ist ein Kühlkanal oder Kühlrohr integriert. Some controllers require the use of two or more PCBs located on opposite sides of a die-cast coolant housing, with the controller including cover plates for covering each PCB. The die-cast coolant housing can be made Have aluminum die-cast parts and other parts made of plastic. Some current designs use die-cast aluminum as the heat-conducting medium and have a cooling duct or cooling tube integrated into the die-cast coolant housing.

Diese aktuellen Konstruktionen weisen mehrere Einschränkungen auf. Diese Konstruktionen, bei denen ein Teil des Gehäuses aus Aluminiumdruckguss hergestellt ist, weisen außerdem Rippen aus Aluminium auf, die der Atmosphäre ausgesetzt sind, und setzen daher auf Luftkühlung, die allein nicht ausreichend ist, wenn die Wärme von den elektronischen Komponenten (d. h. von einem Wechselrichter, Kondensatoren, Prozessoren, einer Spule usw.) zu hoch ist. Außerdem muss bei aktuellen Konstruktionen von PCBs für Steuereinheiten eine wirksame Kühlung für eine erhöhte Anzahl von Bauteilen (d. h. Druckgussteile, Abdeckplatte für den Kühlmittelkreislauf, Kunststoffabdeckungen zum Abdecken der PCBs, Schrauben usw.) gewährleistet sein, was sich auf die Kosten der Gehäuseuntergruppe auswirkt, wobei die Gehäuseuntergruppe das Druckgussgehäuse, die Dichtungen und die Abdeck- oder Grundplatte beinhaltet. Die erhöhte Anzahl von Bauteilen in der Gehäuseuntergruppe erhöht außerdem die Komplexität der Herstellungs- und Montagevorgänge. Bestehende Steuereinheitskonstruktionen führen zu einem geringeren Wirkungsgrad des Kühlsystems und zu einer geringeren Robustheit, wenn zusätzliche Bauteile, wie etwa Wechselrichterelektronik, verwendet werden. These current designs have several limitations. These designs, which have part of the housing made from die-cast aluminum, also have aluminum fins that are exposed to the atmosphere and therefore rely on air cooling, which alone is insufficient when heat is being removed from the electronic components (i.e. from a inverters, capacitors, processors, a coil, etc.) is too high. In addition, current designs of PCBs for control units must ensure effective cooling for an increased number of components (i.e. die-cast parts, cover plate for the coolant circuit, plastic covers to cover the PCBs, screws, etc.), which affects the cost of the housing subassembly, where the housing sub-assembly includes the die-cast housing, the gaskets and the cover or base plate. The increased number of components in the housing subassembly also increases the complexity of the manufacturing and assembly operations. Existing controller designs result in reduced cooling system efficiency and robustness when additional components such as inverter electronics are used.

Ein Beispiel für einen stapelbaren elektronischen Baustein ist aus der CN 107694127A mit dem Titel „Stacking-Type Splicing Electronic Building Block“ bekannt. An example of a stackable electronic component is known from CN 107694127A entitled "Stacking-Type Splicing Electronic Building Block".

Ein Beispiel für Systeme und Verfahren zum Stapeln elektronischer Module auf einer Grundplatte ist aus der US 10, 720, 720 mit dem Titel „System Of Stacking Electronic Modules On A Baseboard“ bekannt. Ein Beispiel für einen elektronischen Stapelverbinder und eine dazugehörige Anordnung ist aus der WO 0231924 mit dem Titel „Compliant Stacking Connector“ bekannt. An example of systems and methods for stacking electronic modules on a baseboard is known from US 10,720,720 entitled "System Of Stacking Electronic Modules On A Baseboard". An example of an electronic stacking connector and associated arrangement is known from WO 0231924 entitled "Compliant Stacking Connector".

Eine Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, eine Steuereinheit bereitzustellen, die eine Mehrzahl von gestapelt angeordneten Leiterplatten umfasst. Bei einer Ausführungsform beinhaltet die Steuereinheit ein Distanzstück, wie etwa einen Abstandshalter, einen Kühlkanal oder Kühlschlauch, der mit einer der Mehrzahl von Leiterplatten verbunden ist, und ein duroplastisches Material, das ein Gehäuse ausbildet und außerdem Wärme von den Leiterplatten ableitet. One object of the invention is therefore to provide a control unit which comprises a plurality of printed circuit boards arranged in a stack. In one embodiment, the controller includes a spacer, such as a standoff, cooling duct or hose, connected to one of the plurality of circuit boards, and a thermoset material that forms a housing and also conducts heat away from the circuit boards.

Bei einer Ausführungsform sind mehrere Leiterplatten mit einem oder mehreren Abstandshaltem verbunden, so dass die Leiterplatten in einer gestapelten Konfiguration voneinander beabstandet sind. Verschiedene Ausführungsformen der Distanzstücke oder Abstandshalter beinhalten unter anderem Schraubdome, selbstzerstörende Schnappverschlüsse oder Rahmen und können aus Kunststoff oder Metall hergestellt sein. Bei einer Ausführungsform sind die montierten Leiterplatten mit einem duroplastischen Material umspritzt. Durch die Verwendung des duroplastischen Materials anstelle eines Druckgussmaterials, wie etwa Aluminium, wird die gewünschte Kühlwirkung erzielt. Die Konstruktion der erfindungsgemäßen Gehäuseuntergruppe führt außerdem zu einer Reduzierung der Komplexität der Fertigungs- und Montagevorgänge. In one embodiment, multiple circuit boards are connected to one or more spacers such that the circuit boards are spaced apart in a stacked configuration. Various embodiments of spacers or standoffs include, but are not limited to, screw domes, self-destructing snaps, or frames, and may be made of plastic or metal. In one embodiment, the assembled circuit boards are overmolded with a thermoset material. By using the thermoset material instead of a die-cast material such as aluminum, the desired cooling effect is achieved. The design of the housing subassembly according to the invention also leads to a reduction in the complexity of the manufacturing and assembly processes.

Bei einer Ausführungsform sind mindestens zwei Leiterplatten in einer Weise angeordnet, bei der ein Kühlmittelrohr durch Schweißen, Löten oder Blechklammem an einer der Leiterplatten befestigt ist. Bei einer Ausführungsform sind die beiden Leiterplatten durch ein oder mehrere Distanzstücke oder Abstandshalter getrennt. Bei einer Ausführungsform sind beide Seiten jeder Leiterplatte mit Elektronik bestückt. Bei einer Ausführungsform dient das Kühlmittelrohr als Medium für den Wärmeaustausch, so dass Wärme von der Elektronik auf das Kühlmittelrohr übertragen wird. Bei einer Ausführungsform sind die beiden Leiterplatten mit einem duroplastischen Material umspritzt. Das duroplastische Material dient auch als Medium für den Wärmeaustausch, um Wärme von der Elektronik auf das Kühlmittelrohr zu übertragen. In one embodiment, at least two circuit boards are arranged in a manner in which a coolant tube is attached to one of the circuit boards by welding, soldering, or sheet metal clips. In one embodiment, the two circuit boards are separated by one or more spacers or standoffs. In one embodiment are both sides of each circuit board are equipped with electronics. In one embodiment, the coolant tube serves as a medium for heat exchange such that heat is transferred from the electronics to the coolant tube. In one embodiment, the two printed circuit boards are overmoulded with a duroplastic material. The thermoset material also serves as a heat exchange medium to transfer heat from the electronics to the coolant tube.

Bei einer Ausführungsform wird eine minimale Anzahl von Bauteilen für die Konstruktion der erfindungsgemäßen Steuereinheit verwendet. Da die Anzahl der Bauteile reduziert ist, werden auch die Herstellungskosten der Steuereinheit reduziert. Bei einer Ausführungsform ist die Steuereinheit gegenüber herkömmlichen Steuereinheiten kompakt aufgebaut. Bei einer Ausführungsform ist der Abstand zwischen den elektronischen Komponenten und dem Kühlrohr reduziert. Die Steuereinheit der vorliegenden Erfindung ist mit einem Fahrzeug mit Verbrennungsmotor und Getriebe, einem batteriebetriebenen Elektrofahrzeug oder jeder anderen Art eines Fahrzeugs verwendbar, das eine Steuereinheit zum Ausführen verschiedener Funktionen benötigt. In one embodiment, a minimum number of components is used to construct the control unit of the present invention. Since the number of parts is reduced, the manufacturing cost of the control unit is also reduced. In one embodiment, the control unit is compact compared to conventional control units. In one embodiment, the spacing between the electronic components and the cooling tube is reduced. The controller of the present invention is usable with an internal combustion engine and transmission vehicle, a battery powered electric vehicle, or any other type of vehicle that requires a controller to perform various functions.

Bei einer Ausführungsform ist eine der Leiterplatten größer als die andere, um das Schließen des Umspritzwerkzeugs für das Umspritzverfahren zu ermöglichen. Bei einer alternativen Ausführungsform wird ein Zwischenträger verwendet, um eine der Leiterplatten beim Schließen des Umspritzwerkzeugs an Ort und Stelle zu halten. Das Kühlmittelrohr ist aus einem Material wie Aluminium, Kupfer, Stahl u. a. hergestellt. Das Kühlmittelrohr ist unter Verwendung einer von verschiedenen Verbindungen, wie unter anderem Klammem, Schweißen oder Löten, an einer der Leiterplatten montiert. In one embodiment, one of the circuit boards is larger than the other to allow for the closure of the overmolding tool for the overmolding process. In an alternative embodiment, an interposer is used to hold one of the circuit boards in place when the overmolding tool is closed. The coolant tube is made of a material such as aluminum, copper, steel, and others. manufactured. The coolant tube is mounted to one of the circuit boards using any of a variety of connections, including but not limited to clamping, welding, or soldering.

Diese Aufgabe kann durch Duroplast-Umspritzung für eine Steuereinheit nach dem unabhängigen Anspruch 1 und das Verfahren nach dem unabhängigen Anspruch 7 gelöst werden. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. This object can be achieved by thermoset overmolding for a control unit according to independent claim 1 and the method according to independent Claim 7 can be solved. Preferred embodiments are given in the dependent claims.

Bei einigen Ausführungsformen ist die vorliegende Erfindung eine Steuereinheit mit einer Mehrzahl von Leiterplatten, (Printed Circuit Boards - PCB), und zumindest einem Abstandshalter, der sich zwischen zwei der PCBs befindet, mit diesen verbunden ist und einen Hohlraum zwischen den beiden PCBs ausbildet. Die Steuereinheit beinhaltet außerdem ein Kühlmittelrohr, das so mit einer der PCBs verbunden ist, dass sich zumindest ein Teil des Kühlmittelrohrs im Hohlraum befindet, ein Gehäuse, das die PCBs und den Abstandshalter umgibt, und ein duroplastisches Material. Bei einer Ausführungsform ist das Gehäuse so durch das duroplastische Material ausgebildet, dass ein Teil des duroplastischen Materials die PCBs umgibt und ein anderer Teil des duroplastischen Materials sich im Hohlraum befindet. In some embodiments, the present invention is a controller having a plurality of printed circuit boards (PCBs) and at least one spacer located between and connected to two of the PCBs and forming a cavity between the two PCBs. The controller also includes a coolant tube connected to one of the PCBs such that at least a portion of the coolant tube is within the cavity, a housing surrounding the PCBs and the spacer, and a thermoset material. In one embodiment, the housing is formed by the thermoset material such that a portion of the thermoset material surrounds the PCBs and another portion of the thermoset material resides in the cavity.

Die Steuereinheit beinhaltet außerdem zumindest eine Klammer, die so mit einer der PCBs verbunden ist, dass sich die Klammer im Hohlraum befindet, und das Kühlmittelrohr ist mit der Klammer verbunden. The control unit also includes at least one bracket connected to one of the PCBs such that the bracket is in the cavity and the coolant tube is connected to the bracket.

Bei einer Ausführungsform beinhaltet die Steuereinheit außerdem eine Mehrzahl von Befestigungselementen, und zumindest eines der Befestigungselemente verbindet eine erste der beiden PCBs mit dem Abstandshalter und ein anderes der Befestigungselemente verbindet eine zweite der PCBs mit dem Abstandshalter. In one embodiment, the controller also includes a plurality of fasteners, and at least one of the fasteners connects a first of the two PCBs to the spacer and another of the fasteners connects a second of the PCBs to the spacer.

Bei einer Ausführungsform überträgt das im Hohlraum befindliche duroplastische Material Wärme von den PCBs auf das Kühlmittelrohr. In one embodiment, the thermoset material in the cavity transfers heat from the PCBs to the coolant tube.

Bei einer Ausführungsform ist der im Hohlraum befindliche Teil des Kühlmittelrohrs allgemein S-förmig. Es liegt jedoch innerhalb des Umfangs der Erfindung, dass das Kühlmittelrohr beliebig geformt sein kann, um verschiedene Wärmeübertragungs- und Kühlanforderungen zu erfüllen, beispielsweise allgemein U-förmig, allgemein L-förmig, allgemein v-förmig, geradlinig u. a. In one embodiment, the in-cavity portion of the coolant tube is generally S-shaped. However, it is within the scope of the Invention that the coolant tube can be any shape to meet various heat transfer and cooling requirements, such as generally U-shaped, generally L-shaped, generally V-shaped, straight, and others

Bei einer Ausführungsform ist der im Hohlraum befindliche Teil des Kühlmittelrohrs vom duroplastischen Material umgeben. In one embodiment, the in-cavity portion of the coolant tube is surrounded by the thermoset material.

Bei einer Ausführungsform ist die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Steuereinheit, Bereitstellen einer Mehrzahl von PCBs, Bereitstellen zumindest eines Abstandshalters, Bereitstellen eines Kühlmittelrohrs und Bereitstellen eines Gehäuses. Bei einer Ausführungsform beinhaltet das Verfahren das Verbinden der ersten der PCBs mit dem Abstandshalter, das Verbinden des Kühlmittelrohrs mit der ersten PCB und das Verbinden einer zweiten der PCBs mit dem zumindest einen Abstandshalter. Bei einer Ausführungsform beinhaltet das Verfahren das Ausbilden eines Hohlraums zwischen der ersten der PCBs und der zweiten der PCBs, nachdem die erste der PCBs und die zweite der PCBs mit dem Abstandshalter verbunden wurden, so dass sich zumindest ein Teil des Kühlmittelrohrs im Hohlraum befindet. In one embodiment, the present invention is a method of manufacturing a control unit, providing a plurality of PCBs, providing at least one spacer, providing a coolant tube, and providing a housing. In one embodiment, the method includes connecting the first one of the PCBs to the spacer, connecting the coolant tube to the first PCB, and connecting a second one of the PCBs to the at least one spacer. In one embodiment, the method includes forming a cavity between the first one of the PCBs and the second one of the PCBs after the first one of the PCBs and the second one of the PCBs have been connected to the spacer such that at least a portion of the coolant tube is in the cavity.

Bei einer Ausführungsform beinhaltet das erfindungsgemäße Verfahren außerdem das Umspritzen mit einem duroplastischen Material, so dass ein Teil des duroplastischen Materials ein Gehäuse ausbildet, das die PCBs und den Abstandshalter umgibt, und ein anderer Teil des duroplastischen Materials sich im Hohlraum befindet. Bei einer Ausführungsform beinhaltet das erfindungsgemäße Verfahren außerdem das Übertragen von Wärme von den PCBs auf das Kühlmittelrohr unter Verwendung des im Hohlraum befindlichen duroplastischen Materials. In one embodiment, the method of the present invention also includes over-molding with a thermoset material such that a portion of the thermoset material forms a housing surrounding the PCBs and spacer and another portion of the thermoset material resides in the cavity. In one embodiment, the method of the present invention also includes transferring heat from the PCBs to the coolant tube using the thermoset material within the cavity.

Bei einer Ausführungsform beinhaltet das erfindungsgemäße Verfahren außerdem das Bereitstellen zumindest einer Klammer, das Verbinden der Klammer mit der ersten der Mehrzahl von PCBs und das Verbinden des Kühlmittelrohrs mit der zumindest einen Klammer, bevor der zumindest eine Abstandshalter mit der ersten der Mehrzahl von PCBs verbunden wird. In one embodiment, the inventive method also includes providing at least one clip, connecting the clipping to the first of the plurality of PCBs and connecting the coolant tube to the at least one clip before connecting the at least one spacer to the first of the plurality of PCBs.

Bei einer Ausführungsform beinhaltet das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung außerdem das Bereitstellen einer Mehrzahl von Befestigungselementen, das Verbinden der ersten der beiden der Mehrzahl von PCBs mit dem zumindest einen Abstandshalter unter Verwendung eines ersten der Mehrzahl von Befestigungselementen und das Verbinden der zweiten der beiden der Mehrzahl von PCBs mit dem zumindest einen Abstandshalter unter Verwendung eines weiteren der Mehrzahl von Befestigungselementen. In one embodiment, the method of the present invention also includes providing a plurality of fasteners, connecting the first of the two of the plurality of PCBs to the at least one spacer using a first of the plurality of fasteners, and connecting the second of the two of the plurality PCBs with the at least one spacer using another of the plurality of fasteners.

Weitere Anwendungsbereiche der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung. Es versteht sich, dass die ausführliche Beschreibung und bestimmte Beispiele, auch wenn sie die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung aufzeigen, allein der Veranschaulichung dienen und nicht den Umfang der Erfindung einschränken sollen. Further areas of applicability of the present invention will become apparent from the detailed description given hereinafter. It should be understood that the detailed description and specific examples, while indicating the preferred embodiment of the invention, are intended for purposes of illustration only and are not intended to limit the scope of the invention.

Die vorliegende Erfindung lässt sich anhand der ausführlichen Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen umfassender verstehen. Es zeigen: The present invention can be understood more fully from the detailed description and the accompanying drawings. Show it:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Steuereinheit mit einer Duroplast- Umspritzung und gestapelten Leiterplatten, nach Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung; 1 is a perspective view of a controller with a thermoset overmold and stacked circuit boards, according to embodiments of the present invention;

Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linien A-A aus Fig. 1 ; Figure 2 is a sectional view taken along lines A-A of Figure 1;

Fig. 3A eine seitliche Explosionsansicht einer Leiterplatte und einer Klammer, die als Teil einer Steuereinheit mit einer Duroplast-Umspritzung und gestapelten Leiterplatten nach Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet werden; Figure 3A is an exploded side view of a circuit board and bracket assembled as part of a controller with a thermoset overmold and stacked Circuit boards according to embodiments of the present invention are used;

Fig. 3B eine perspektivische Ansicht einer mit einer Leiterplatte verbundenen Klammer, die als Teil einer Steuereinheit mit einer Duroplast-Umspritzung und gestapelten Leiterplatten nach Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet werden; 3B is a perspective view of a clip connected to a circuit board used as part of a controller with a thermoset overmold and stacked circuit boards according to embodiments of the present invention;

Fig. 4A eine seitliche Explosionsansicht einer Leiterplatte, einer Klammer und eines Kühlmittelrohrs, die als Teil einer Steuereinheit mit einer Duroplast- Umspritzung und gestapelten Leiterplatten nach Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet werden; 4A is an exploded side view of a circuit board, bracket, and coolant tube used as part of a controller having a thermoset overmold and stacked circuit boards according to embodiments of the present invention;

Fig. 4B eine perspektivische Ansicht einer Klammer und eines mit einer Leiterplatte verbundenen Kühlmittelrohrs, die als Teil einer Steuereinheit mit einer Duroplast-Umspritzung und gestapelten Leiterplatten nach Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet werden; 4B is a perspective view of a clip and coolant tube connected to a circuit board used as part of a controller having a thermoset overmold and stacked circuit boards according to embodiments of the present invention;

Fig. 5A eine seitliche Explosionsansicht zweier Befestigungselemente und zweier Abstandshalter, die mit einer Leiterplatte verbunden sind, wobei mit der Leiterplatte eine Klammer und ein Kühlmittelrohr verbunden sind, wobei alle als Teil einer Steuereinheit mit einer Duroplast-Umspritzung und gestapelten Leiterplatten nach Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet werden; 5A is an exploded side view of two fasteners and two standoffs connected to a circuit board with a bracket and coolant tube connected to the circuit board, all as part of a thermoset overmolded controller and stacked circuit boards according to embodiments of the present invention be used;

Fig. 5B eine perspektivische Ansicht einer Klammer, eines Kühlmittelrohrs, zweier Abstandshalter und zweier Befestigungselemente, die mit einer Leiterplatte verbunden sind, die als Teil einer Steuereinheit mit einer Duroplast- Umspritzung und gestapelten Leiterplatten nach Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet werden; Fig. 6A eine seitliche Explosionsansicht zweier zusätzlicher Befestigungselemente, die mit zwei Abstandshaltem verbunden sind, um eine zweite Leiterplatte an den beiden Abstandshaltem zu sichern, wobei die beiden Abstandshalter, eine Klammer und ein Kühlmittelrohr mit einer ersten Leiterplatte verbunden sind, wobei alle als Teil einer Steuereinheit mit einer Duroplast- Umspritzung und gestapelten Leiterplatten nach Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet werden; 5B is a perspective view of a bracket, coolant tube, two standoffs, and two fasteners connected to a circuit board used as part of a controller with thermoset overmolding and stacked circuit boards according to embodiments of the present invention; 6A is an exploded side view of two additional fasteners connected to two standoffs to secure a second circuit board to the two standoffs, the two standoffs, a clip, and a coolant tube connected to a first circuit board, all as part of a Control unit with a thermoset overmolding and stacked circuit boards can be used according to embodiments of the present invention;

Fig. 6B eine perspektivische Ansicht zweier Leiterplatten, die unter Verwendung von Befestigungselementen mit zwei Abstandshaltem verbunden sind, sowie einer Klammer und eines Kühlmittelrohrs, die ebenfalls mit einer der Leiterplatten verbunden sind, die als Teil einer Steuereinheit mit einer Duroplast-Umspritzung und gestapelten Leiterplatten nach Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet werden; Figure 6B is a perspective view of two circuit boards connected using fasteners with two standoffs, and a clamp and coolant tube also connected to one of the circuit boards used as part of a controller with a thermoset overmold and stacked circuit boards Embodiments of the present invention are used;

Fig. 7 eine Seitenansicht zweier Leiterplatten, die unter Verwendung von Befestigungselementen mit zwei Abstandshaltem verbunden sind, sowie einer Klammer und eines Kühlmittelrohrs, die ebenfalls mit einer der Leiterplatten verbunden sind, die als Teil einer Steuereinheit mit einer Duroplast-Umspritzung und gestapelten Leiterplatten nach Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet werden; 7 is a side view of two circuit boards connected using fasteners with two standoffs, and a clamp and coolant tube also connected to one of the circuit boards used as part of a controller with a thermoset overmold and stacked circuit boards according to embodiments of the present invention;

Fig. 8 eine Seitenansicht einer Steuereinheit mit einer Duroplast-Umspritzung und gestapelten Leiterplatten nach Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung; 8 is a side view of a controller with a thermoset overmold and stacked circuit boards according to embodiments of the present invention;

Fig. 9 eine Schnittansicht einer alternativen Ausführungsform einer Steuereinheit mit einer Duroplast-Umspritzung und gestapelten Leiterplatten nach Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und Fig. 10 eine Schnittansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform einer Steuereinheit mit einer Duroplast-Umspritzung und gestapelten Leiterplatten mit einem Zwischenträger, der die Leiterplatten an Ort und Stelle hält, nach Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. 9 is a sectional view of an alternative embodiment of a control unit having a thermoset overmold and stacked circuit boards in accordance with embodiments of the present invention and 10 is a sectional view of another alternative embodiment of a control unit having a thermoset overmold and stacked circuit boards with an intermediate support holding the circuit boards in place according to embodiments of the present invention.

Die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform(en) ist lediglich beispielhafter Natur und soll die Erfindung, ihre Anwendung oder Verwendung in keiner Weise einschränken. The following description of the preferred embodiment(s) is merely exemplary in nature and is in no way intended to limit the invention, its application, or uses.

Bezugnehmend auf Fig. 1 und 2 ist eine Steuereinheit nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung allgemein mit 10 bezeichnet. Die Steuereinheit 10 beinhaltet eine Mehrzahl von Leiterplatten, und bei der gezeigten Ausführungsform beinhaltet sie eine erste Leiterplatte (Printed Circuit Board - PCB) 12 und eine zweite PCB 14. Jede PCB 12, 14 ist durch ein oder mehrere Distanzstücke oder Abstandshalter 16a, 16b getrennt, wobei sich jeder Abstandshalter 16a, 16b zwischen den Leiterplatten 12, 14 befindet. Im Bereich zwischen den Leiterplatten 12, 14 befindet sich ein Hohlraum, der allgemein mit 18 bezeichnet ist. Mit der ersten Leiterplatte 12 ist ein Verbinder verbunden, der in der gezeigten Ausführungsform eine Klammer 20 ist. Die Klammer 20 ist unter Verwendung einer Schnappverbindung mit der Leiterplatte 12 verbunden, es liegt jedoch innerhalb des Umfangs der Erfindung, dass andere Arten von Verbindern und Verbindungen verwendet werden. Referring to FIGS. 1 and 2, a control unit is generally indicated at 10 according to a first embodiment of the present invention. The control unit 10 includes a plurality of circuit boards, and in the embodiment shown includes a first printed circuit board (PCB) 12 and a second PCB 14. Each PCB 12, 14 is separated by one or more spacers or spacers 16a, 16b , each spacer 16a, 16b being between the circuit boards 12,14. In the area between the printed circuit boards 12, 14 there is a cavity which is generally designated 18. Connected to the first circuit board 12 is a connector, which is a clip 20 in the embodiment shown. The bracket 20 is connected to the circuit board 12 using a snap fit connection, however, it is within the scope of the invention that other types of connectors and connections could be used.

Bei der gezeigten Ausführungsform weist jede der Leiterplatten 12, 14 zwei Öffnungen 22 auf, und jeder Abstandshalter 16a, 16b weist zwei Gewindeöffnungen 24 auf. Die Steuereinheit 10 weist außerdem eine Mehrzahl von Befestigungselementen 26a, 26b, 26c, 26d auf, und jedes Befestigungselement 26a, 26b, 26c, 26d erstreckt sich durch eine der Öffnungen 22 und in eine der Gewindeöffnungen 24. Die Steuereinheit 10 beinhaltet außerdem ein Kühlmittelrohr 28, von dem sich ein Teil durch den Hohlraum 18 erstreckt. Bei der gezeigten Ausführungsform erstreckt sich das Kühlmittelrohr 28 schlangenartig durch den Hohlraum 18, so dass der im Hohlraum 18 befindliche Teil des Kühlmittelrohrs 28 im Wesentlichen S-förmig ist. Es liegt jedoch innerhalb des Umfangs der Erfindung, dass das Kühlmittelrohr 28 in anderen Konfigurationen mit anderen Formen im Hohlraum 18 angeordnet sein kann. Bei der gezeigten Ausführungsform ist das Kühlmittelrohr 28 unter Verwendung der Klammer 20 mit der ersten PCB 12 verbunden, wie in Fig. 2 gezeigt, es liegt jedoch innerhalb des Umfangs der Erfindung, dass das Kühlmittelrohr 28 unter Verwendung anderer Arten von Verbindungen, wie etwa Schweißen, Löten oder dergleichen, mit der ersten PCB 12 verbunden sein kann. In the embodiment shown, each of the printed circuit boards 12, 14 has two openings 22 and each standoff 16a, 16b has two threaded openings 24 therein. The control unit 10 also includes a plurality of fasteners 26a, 26b, 26c, 26d, and each fastener 26a, 26b, 26c, 26d extends through one of the openings 22 and into one of the threaded openings 24. The control unit 10 also includes a coolant tube 28 a portion of which extends through the cavity 18 . In the embodiment shown, the coolant tube 28 extends in a serpentine fashion through the cavity 18 such that the portion of the coolant tube 28 located within the cavity 18 is generally S-shaped. However, it is within the scope of the invention that the coolant tube 28 may be disposed in the cavity 18 in other configurations having other shapes. In the embodiment shown, the coolant tube 28 is connected to the first PCB 12 using the clamp 20 as shown in FIG. 2, however, it is within the scope of the invention for the coolant tube 28 to be connected using other types of connections, such as welding , soldering or the like, may be connected to the first PCB 12 .

Die PCBs 12, 14, die Abstandshalter 16a, 16b und dieThe PCBs 12, 14, the spacers 16a, 16b and the

Befestigungselemente 26a, 26b, 26c, 26d sind von einem duroplastischen Material umgeben, das während eines Umspritzverfahrens ausgebildet wird. Ein Teil des duroplastischen Materials bildet das Gehäuse 30 aus, das die Bauteile umgibt, und ein anderer Teil des duroplastischen Materials füllt den Hohlraum 18 in den Bereichen des Hohlraums 18, die nicht von der Klammer 20 und dem Kühlmittelrohr 28 besetzt sind. Das duroplastische Material wirkt als ein Wärmeübertragungsmedium, um die Übertragung von Wärme von der ersten PCB 12 und der zweiten PCB 14 auf das Kühlmittel im Kühlmittelrohr 28 zu ermöglichen. Darüber hinaus ermöglicht das duroplastische Material auch die Ableitung von Wärme von jeglichen Schaltkreisen auf der ersten PCB 12 und der zweiten PCB 14. Das duroplastische Material kann jede Art von Material sein, das die Ableitung von Wärme von der ersten PCB 12 und der zweiten PCB 14 ermöglicht. Eine Ausführungsform der Schritte zum Herstellen und Montieren der Steuereinheit 10 nach der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 3A - 8 dargestellt. Bezugnehmend auf Fig. 3A wird die Klammer 20 mit der ersten PCB 12 verbunden. Wie vorstehend erwähnt, ist die Klammer 20 unter Verwendung einer Schnappverbindung oder einer anderen Verbindungsart mit der ersten PCB 12 verbunden und in Fig. 3B mit der ersten PCB 12 verbunden dargestellt. Fasteners 26a, 26b, 26c, 26d are surrounded by a thermoset material formed during an over-molding process. A portion of the thermoset material forms the housing 30 that surrounds the components, and another portion of the thermoset material fills the cavity 18 in the areas of the cavity 18 not occupied by the bracket 20 and coolant tube 28 . The thermoset material acts as a heat transfer medium to facilitate the transfer of heat from the first PCB 12 and the second PCB 14 to the coolant in the coolant tube 28 . In addition, the thermoset material also allows heat to be dissipated from any circuitry on the first PCB 12 and the second PCB 14. The thermoset material can be any type of material that allows heat to be dissipated from the first PCB 12 and the second PCB 14 allows. One embodiment of the steps for manufacturing and assembling the control unit 10 of the present invention is illustrated in Figures 3A-8. Referring to FIG. 3A , the clip 20 is connected to the first PCB 12 . As mentioned above, the clip 20 is connected to the first PCB 12 using a snap fit or other type of connection and is shown connected to the first PCB 12 in Figure 3B.

Bezugnehmend auf Fig. 4A wird das Kühlmittelrohr 28 unter Verwendung der Klammer 20 mit der ersten PCB 12 verbunden. Wie in Fig. 4B dargestellt, umgibt die Klammer 20 im Wesentlichen einen Teil des Kühlmittelrohrs 28 und übt eine Kraft auf das Kühlmittelrohr 28 aus, um das Kühlmittelrohr 28 so an Ort und Stelle zu sichern, dass das Kühlmittelrohr 28 mit keiner der PCBs 12, 14 in Kontakt steht. Referring to FIG. 4A , the coolant tube 28 is connected to the first PCB 12 using the clamp 20 . As shown in FIG. 4B, the clamp 20 substantially encircles a portion of the coolant tube 28 and applies a force to the coolant tube 28 to secure the coolant tube 28 in place so that the coolant tube 28 does not contact any of the PCBs 12, 14 is in contact.

Nunmehr bezugnehmend auf Fig. 5A werden die beiden Abstandshalter 16a, 16b unter Verwendung von zwei der Befestigungselemente 26a, 26b an der ersten PCB 12 montiert. Jedes Befestigungselement 26a, 26b erstreckt sich durch eine entsprechende Öffnung 22 und in eine entsprechende Gewindeöffnung 24 eines der Abstandshalter 16a, 16b. Die Abstandshalter 16a, 16b sind in Fig. 5B durch zwei der Befestigungselemente 26a, 26b mit der ersten PCB 12 verbunden dargestellt. Referring now to Figure 5A, the two standoffs 16a, 16b are mounted to the first PCB 12 using two of the fasteners 26a, 26b. Each fastener 26a, 26b extends through a respective opening 22 and into a respective threaded opening 24 of one of the spacers 16a, 16b. The spacers 16a, 16b are shown connected to the first PCB 12 in Figure 5B by two of the fasteners 26a, 26b.

Bezugnehmend auf Fig. 6A wird dann die zweite PCB 14 unter Verwendung der Befestigungselemente 26c, 26d mit den Abstandshaltem 16a, 16b verbunden. Erneut erstreckt sich jedes Befestigungselement 26c, 26d durch eine entsprechende Öffnung 22 der zweiten PCB 14 und in eine entsprechende Gewindeöffnung 24 eines der Abstandshalter 16a, 16b, wie in Fig. 6A dargestellt. Beide PCBs 12, 14 sind in Fig. 6B und 7 mit den Abstandshaltem 16a, 16b verbunden dargestellt. Nunmehr bezugnehmend auf Fig. 7 sind beide PCBs 12, 14 mit den Abstandshaltern 16a, 16b verbunden dargestellt, bevor das duroplastische Material während des Umspritzverfahrens aufgebracht wird. Das duroplastische Material wird dann während des Umspritzverfahrens aufgebracht, um das Gehäuse 30 auszubilden, das die Bauteile umgibt, und so, dass das duroplastische Material auch den Hohlraum 18 in den Bereichen des Hohlraums 18 füllt, die nicht von der Klammer 20 und dem Kühlmittelrohr 28 besetzt sind. Nachdem das Umspritzverfahren beendet ist, ist die Steuereinheit 10 vollständig, wie in Fig. 1 und 8 dargestellt. Referring to Figure 6A, the second PCB 14 is then connected to the spacers 16a, 16b using fasteners 26c, 26d. Again, each fastener 26c, 26d extends through a corresponding opening 22 of the second PCB 14 and into a corresponding threaded opening 24 of one of the standoffs 16a, 16b, as shown in Figure 6A. Both PCBs 12, 14 are shown connected to spacers 16a, 16b in Figs. 6B and 7. Referring now to FIG. 7, both PCBs 12, 14 are shown connected to standoffs 16a, 16b before the thermoset material is applied during the overmolding process. The thermoset material is then applied during the over-molding process to form the housing 30 which surrounds the components and such that the thermoset material also fills the cavity 18 in the areas of the cavity 18 not covered by the bracket 20 and coolant tube 28 are occupied. After the overmolding process is complete, the control unit 10 is complete as shown in FIGS. 1 and 8.

Eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 9 dargestellt, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche Bauteile beziehen. Bei der in Fig. 9 gezeigten Ausführungsform ist die erste PCB 12 größer als die zweite PCB 14. Die erste PCB 12 beinhaltet einen ersten Endteil 32 und einen zweiten Endteil 34, die sich aus dem Gehäuse 30 heraus erstrecken und nicht vom duroplastischen Material bedeckt sind. Während der Montage wird jedes der Endteile 32, 34 mit einem Werkzeug verbunden, das die erste PCB 12 an Ort und Stelle sichert und damit auch die übrigen der beschriebenen Bauteile während des Umspritzverfahrens an Ort und Stelle sichert. An alternate embodiment of the present invention is illustrated in FIG. 9, wherein like reference numerals refer to like components. In the embodiment shown in FIG. 9, the first PCB 12 is larger than the second PCB 14. The first PCB 12 includes a first end portion 32 and a second end portion 34 that extend out of the housing 30 and are not covered by the thermoset material . During assembly, each of the end portions 32, 34 is connected to a tool which secures the first PCB 12 in place and thereby also secures the remainder of the described components in place during the overmolding process.

Eine weitere alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 10 dargestellt, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche Bauteile beziehen. Diese Ausführungsform beinhaltet einen Zwischenträger, der allgemein mit 36 bezeichnet ist, und der Zwischenträger 36 beinhaltet zwei Einsätze 36a, 36b. Der erste Einsatz 36a beinhaltet einen Abschnitt 38a mit großem Durchmesser und einen Abschnitt 38b mit kleinem Durchmesser, und der zweite Einsatz 36b beinhaltet ebenfalls einen Abschnitt 40a mit großem Durchmesser und einen Abschnitt 40b mit kleinem Durchmesser. Bei der gezeigten Ausführungsform in Fig. 10 sind die Einsätze 36a, 36b so positioniert, dass sich die Abschnitte38b, 40b mit kleinem Durchmesser durch die zweite PCB 14 und in den Hohlraum 18 erstrecken und mit der ersten PCB 12 in Kontakt stehen, ohne sie zu durchdringen. Der Zwischenträger 36 dient dazu, die Position der ersten PCB 12 und der zweiten PCB 14 während des Umspritzverfahrens zu halten. Nach dem Abschluss des Umspritzverfahrens gibt es zwei Flächen der zweiten PCB 14, mit denen die Abschnitte 38a, 40a mit großem Durchmesser in Kontakt stehen. Diese Kontaktflächen 42a, 42b sind nach dem Abschluss des Umspritzverfahrens nicht vom Gehäuse 30 bedeckt. Another alternative embodiment of the present invention is illustrated in FIG. 10, wherein like reference numerals refer to like components. This embodiment includes an intermediate support, indicated generally at 36, and the intermediate support 36 includes two inserts 36a, 36b. The first insert 36a includes a large diameter portion 38a and a small diameter portion 38b, and the second insert 36b also includes a large diameter portion 40a and a small diameter portion 40b. In the embodiment shown in Figure 10, the inserts 36a, 36b are positioned such that the small diameter portions 38b, 40b extend through the second PCB 14 and into the cavity 18 and mate with the first PCB 12 in be in contact without penetrating them. The intermediate support 36 serves to hold the position of the first PCB 12 and the second PCB 14 during the overmolding process. After the completion of the overmolding process, there are two surfaces of the second PCB 14 that the large diameter portions 38a, 40a will contact. These contact surfaces 42a, 42b are not covered by the housing 30 after the end of the overmolding process.

Die Ausführungsformen der Steuereinheit 10 gemäß der vorliegenden Erfindung sind mit einem Fahrzeug mit Verbrennungsmotor und Getriebe, einem batteriebetriebenen Elektrofahrzeug oder jeder anderen Art eines Fahrzeugs, das eine Steuereinheit zum Ausführen verschiedener Funktionen benötigt, verwendbar. Embodiments of the controller 10 according to the present invention are usable with an internal combustion engine vehicle with a transmission, a battery powered electric vehicle, or any other type of vehicle that requires a controller to perform various functions.

Die Beschreibung der Erfindung ist lediglich beispielhafter Natur, sodass Variationen, die nicht vom Kem der Erfindung abweichen, in den Umfang der Erfindung einzubeziehen sind. Diese Variationen sind nicht als Abweichungen vom Geist und Umfang der Erfindung zu betrachten. The description of the invention is merely exemplary in nature and variations that do not depart from the gist of the invention are intended to be within the scope of the invention. These variations are not to be regarded as departures from the spirit and scope of the invention.

Claims

PATENTANSPRÜCHE Es wird Folgendes beansprucht: CLAIMS Claimed: 1. Steuereinheit (10), umfassend: eine Mehrzahl von Leiterplatten (Printed Circuit Boards - PCB) (12, 14); zumindest einen Abstandshalter (16a, 16b), der sich zwischen zwei der Mehrzahl von PCBs (12, 14) befindet, mit diesen verbunden ist und einen Hohlraum (18) zwischen den beiden der Mehrzahl von PCBs (12, 14) ausbildet; ein Kühlmittelrohr (28), das so mit einer der Mehrzahl von PCBs (12, 14) verbunden ist, dass sich zumindest ein Teil des Kühlmittelrohrs (28) im Hohlraum (18) befindet; ein Gehäuse (30), das die Mehrzahl von PCBs (12, 14) und den zumindest einen Abstandshalter (16a, 16b) umgibt; ein duroplastisches Material, wobei das Gehäuse (30) so durch das duroplastische Material ausgebildet ist, dass ein Teil des duroplastischen Materials die Mehrzahl von PCBs (12, 14) umgibt und ein anderer Teil des duroplastischen Materials sich im Hohlraum (18) befindet. A control unit (10) comprising: a plurality of printed circuit boards (PCBs) (12, 14); at least one spacer (16a, 16b) located between and connected to two of said plurality of PCBs (12, 14) and forming a cavity (18) between said two of said plurality of PCBs (12, 14); a coolant tube (28) connected to one of the plurality of PCBs (12, 14) such that at least a portion of the coolant tube (28) is within the cavity (18); a housing (30) surrounding the plurality of PCBs (12, 14) and the at least one spacer (16a, 16b); a thermoset material, wherein the housing (30) is formed by the thermoset material such that a portion of the thermoset material surrounds the plurality of PCBs (12,14) and another portion of the thermoset material is within the cavity (18). 2. Steuereinheit (10) nach dem vorangehenden Anspruch, ferner umfassend: zumindest eine Klammer (20), die so mit einer der Mehrzahl von PCBs (12, 14) verbunden ist, dass sich die zumindest eine Klammer (20) im Hohlraum (18) befindet; wobei das Kühlmittelrohr (28) mit der zumindest einen Klammer (20) verbunden ist. The control unit (10) of the preceding claim, further comprising: at least one clip (20) connected to one of the plurality of PCBs (12, 14) such that the at least one clip (20) resides in the cavity (18 ) located; wherein the coolant tube (28) is connected to the at least one bracket (20). 3. Steuereinheit (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend: eine Mehrzahl von Befestigungselementen (26a, 26b, 26c, 26d); wobei zumindest eines der Mehrzahl von Befestigungselementen (26a, 26b, 26c, 26d) eine erste der beiden der Mehrzahl von PCBs (12, 14) mit dem zumindest einen Abstandshalter (16a, 16b) verbindet und ein anderes der Mehrzahl von Befestigungselementen (26a, 26b, 26c, 26d) eine zweite der beiden der Mehrzahl von PCBs (12, 14) mit dem zumindest einen Abstandshalter (16a, 16b) verbindet. 3. Control unit (10) according to any one of the preceding claims, further comprising: a plurality of fastening elements (26a, 26b, 26c, 26d); wherein at least one of the plurality of fasteners (26a, 26b, 26c, 26d) connects a first of the two of the plurality of PCBs (12, 14) to the at least one spacer (16a, 16b) and another of the plurality of fasteners (26a, 26b, 26c, 26d) connects a second of the two of the plurality of PCBs (12, 14) to the at least one spacer (16a, 16b). 4. Steuereinheit (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das im Hohlraum (18) befindliche duroplastische Material Wärme von der Mehrzahl von PCBs (12, 14) auf das Kühlmittelrohr (28) überträgt. The control unit (10) of any preceding claim, wherein the thermoset material within the cavity (18) transfers heat from the plurality of PCBs (12, 14) to the coolant tube (28). 5. Steuereinheit (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der im Hohlraum (18) befindliche Teil des Kühlmittelrohrs (28) allgemein S-förmig ist. A control unit (10) as claimed in any preceding claim, wherein the portion of the coolant tube (28) located in the cavity (18) is generally S-shaped. 6. Steuereinheit (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der im Hohlraum (18) befindliche Teil des Kühlmittelrohrs (28) in einer Form geformt ist, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus allgemein U-förmig, allgemein L-förmig, allgemein v-förmig oder geradlinig besteht. The control unit (10) of any preceding claim, wherein the portion of the coolant tube (28) located in the cavity (18) is formed in a shape selected from the group consisting of generally U-shaped, generally L-shaped , generally v-shaped or rectilinear. 7. Steuereinheit (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der im Hohlraum (18) befindliche Teil des Kühlmittelrohrs (28) vom duroplastischen Material umgeben ist. 7. Control unit (10) according to any one of the preceding claims, wherein the cavity (18) located part of the coolant tube (28) is surrounded by the thermoset material. 8. Steuereinheit (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine erste der beiden der Mehrzahl von PCBs (12, 14) größer als alle anderen der Mehrzahl von PCBs (12, 14) ist. A control unit (10) according to any one of the preceding claims, wherein a first one of the two of the plurality of PCBs (12, 14) is larger than all other of the plurality of PCBs (12, 14). 9. Steuereinheit (10) nach Anspruch 7, wobei die erste der beiden der Mehrzahl von PCBs (12, 14) ferner Folgendes umfasst: - 17 - einen ersten Endteil (32), der sich aus dem Gehäuse (30) heraus erstreckt; und einen zweiten Endteil (34), der sich aus dem Gehäuse (30) heraus erstreckt; wobei während der Montage sowohl der erste Endteil (32) als auch der zweite Endteil (34) mit einem Werkzeug verbunden sind, das die erste der beiden der Mehrzahl von PCBs (12, 14) an Ort und Stelle sichert. The control unit (10) of claim 7, wherein the first of the two of the plurality of PCBs (12, 14) further comprises: - 17 - a first end portion (32) extending out of the housing (30); and a second end portion (34) extending out of the housing (30); wherein during assembly both the first end portion (32) and the second end portion (34) are connected to a tool that secures the first of the two of the plurality of PCBs (12, 14) in place. 10. Verfahren zum Herstellen einer Steuereinheit (10), umfassend die folgenden Schritte: 10. A method for manufacturing a control unit (10), comprising the following steps: Bereitstellen einer Mehrzahl von Leiterplatten (Printed Circuit Boards - PCBs) (12, 14); providing a plurality of printed circuit boards (PCBs) (12, 14); Bereitstellen zumindest eines Abstandshalters (16a, 16b); providing at least one spacer (16a, 16b); Bereitstellen eines Kühlmittelrohrs (28) und providing a coolant tube (28) and Bereitstellen eines Gehäuses (30); providing a housing (30); Verbinden der ersten der Mehrzahl von PCBs (12, 14) mit dem zumindest einen Abstandshalter (16a, 16b); connecting the first of the plurality of PCBs (12, 14) to the at least one spacer (16a, 16b); Verbinden des Kühlmittelrohrs (28) mit der ersten der Mehrzahl von PCBs (12, 14); connecting the coolant tube (28) to the first of the plurality of PCBs (12, 14); Verbinden einer zweiten der Mehrzahl von PCBs (12, 14) mit dem zumindest einen Abstandshalter (16a, 16b); connecting a second of the plurality of PCBs (12, 14) to the at least one spacer (16a, 16b); Ausbilden eines Hohlraums (18) zwischen der ersten der Mehrzahl von PCBs (12, 14) und der zweiten der Mehrzahl von PCBs (12, 14), nachdem die erste der Mehrzahl von PCBs (12, 14) und die zweite der Mehrzahl von PCBs (12, 14) mit dem zumindest einen Abstandshalter (16a, 16b) verbunden wurden, so dass sich zumindest ein Teil des Kühlmittelrohrs (28) im Hohlraum (18) befindet; forming a cavity (18) between the first of the plurality of PCBs (12, 14) and the second of the plurality of PCBs (12, 14) after the first of the plurality of PCBs (12, 14) and the second of the plurality of PCBs (12, 14) have been connected to the at least one spacer (16a, 16b) so that at least part of the coolant tube (28) is located in the cavity (18); Umspritzen eines duroplastischen Materials, so dass ein Teil des duroplastischen Materials ein Gehäuse (30) ausbildet, das die Mehrzahl von PCBs (12, 14) und den zumindest einen Abstandshalter (16a, 16b) umgibt, und ein anderer Teil des duroplastischen Materials sich im Hohlraum (18) befindet; - 18 -Overmolding a thermoset material such that a portion of the thermoset material forms a housing (30) surrounding the plurality of PCBs (12, 14) and the at least one spacer (16a, 16b) and another portion of the thermoset material resides within cavity (18); - 18 - Übertragen von Wärme von den mehreren PCBs (12, 14) auf das Kühlmittelrohr (28) unter Verwendung des im Hohlraum (18) befindlichen duroplastischen Materials. transferring heat from the plurality of PCBs (12, 14) to the coolant tube (28) using the thermoset material located in the cavity (18). 11. Verfahren zum Herstellen einer Steuereinheit (10) nach Anspruch 10, ferner umfassend die folgenden Schritte: A method of manufacturing a control unit (10) according to claim 10, further comprising the steps of: Bereitstellen zumindest einer Klammer (20); providing at least one clip (20); Verbinden der zumindest einen Klammer (20) mit der ersten der Mehrzahl von PCBs (12, 14) und Verbinden des Kühlmittelrohrs (28) mit der zumindest einen Klammer (20), bevor der zumindest eine Abstandshalter (16a, 16b) mit der ersten der Mehrzahl von PCBs (12, 14) verbunden wird. Connecting the at least one bracket (20) to the first of the plurality of PCBs (12, 14) and connecting the coolant tube (28) to the at least one bracket (20) before the at least one spacer (16a, 16b) to the first of the plurality of PCBs (12, 14) is connected. 12. Verfahren zum Herstellen einer Steuereinheit (10) nach Anspruch 10, ferner umfassend die folgenden Schritte: A method of manufacturing a control unit (10) according to claim 10, further comprising the steps of: Bereitstellen einer Mehrzahl von Befestigungselementen (26a, 26b, 26c, 26d); providing a plurality of fasteners (26a, 26b, 26c, 26d); Verbinden der ersten der beiden der Mehrzahl von PCBs (12, 14) mit dem zumindest einen Abstandshalter (16a, 16b) unter Verwendung eines ersten der Mehrzahl von Befestigungselementen (26a, 26b, 26c, 26d); connecting the first of the two of the plurality of PCBs (12, 14) to the at least one spacer (16a, 16b) using a first of the plurality of fasteners (26a, 26b, 26c, 26d); Verbinden der zweiten der beiden der Mehrzahl von PCBs (12, 14) mit dem zumindest einen Abstandshalter (16a, 16b) unter Verwendung eines weiteren der Mehrzahl von Befestigungselementen (26a, 26b, 26c, 26d). connecting the second of the two of the plurality of PCBs (12, 14) to the at least one spacer (16a, 16b) using another of the plurality of fasteners (26a, 26b, 26c, 26d). 13. Verfahren zum Herstellen einer Steuereinheit (10) nach Anspruch 10, ferner umfassend die Schritte des Auswählens der Form des im Hohlraum (18) befindlichen Teils des Kühlmittelrohrs (28) aus der Gruppe, die aus allgemein U-förmig, allgemein L-förmig, allgemein v-förmig oder geradlinig besteht. - 19 -A method of manufacturing a control unit (10) according to claim 10, further comprising the steps of selecting the shape of the portion of the coolant tube (28) within the cavity (18) from the group consisting of generally U-shaped, generally L-shaped , generally v-shaped or rectilinear. - 19 - 14. Verfahren zum Herstellen einer Steuereinheit (10) nach Anspruch 10, ferner umfassend die folgenden Schritte: A method of manufacturing a control unit (10) according to claim 10, further comprising the steps of: Bereitstellen eines Zwischenträgers (36) mit einem ersten Einsatz (36a) und einem zweiten Einsatz (36b); providing an intermediate carrier (36) with a first insert (36a) and a second insert (36b); Einführen zumindest eines Teils des ersten Einsatzes (36a) durch die zweite der Mehrzahl von PCBs (12, 14); inserting at least a portion of the first insert (36a) through the second of the plurality of PCBs (12, 14); Einführen zumindest eines Teils des zweiten Einsatzes (36b) durch die zweite der Mehrzahl von PCBs (12, 14); inserting at least a portion of the second insert (36b) through the second of the plurality of PCBs (12, 14); Halten der Position der zweiten der Mehrzahl von PCBs (12, 14) mit dem ersten Einsatz (36a), während das duroplastische Material umgespritzt wird; holding the second of the plurality of PCBs (12, 14) in position with the first insert (36a) while the thermoset material is overmolded; Halten der Position der zweiten der Mehrzahl von PCBs (12, 14) mit dem zweiten Einsatz (36b), während das duroplastische Material umgespritzt wird. holding the second of the plurality of PCBs (12, 14) in position with the second insert (36b) while the thermoset material is overmolded.
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