DE19734032C1 - Elektronisches Steuergerät mit Kontaktstift sowie Herstellungsverfahren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Steuergerät, das ein Gehäuse mit einer Grundplatte und einer Kunststoffhaube sowie wenigstens einen Kontaktstift aufweist, und ein Verfah­ ren zur Herstellung eines solchen Steuergeräts. Derartige elektronische Steuergeräte werden vornehmlich in der Kraft­ fahrzeugtechnik eingesetzt und dienen insbesondere zur Steue­ rung von Motor und/oder Automatikgetriebe.

Soll ein solches elektronisches Steuergerät mit den zugehöri­ gen Sensoren vollständig in ein Automatikgetriebe integriert werden, muß das elektronische Steuergerät hermetisch dicht ausgestaltet werden können. Dasselbe gilt, wenn eine Motor­ steuerung als "Vorortelektronik" ausgebildet ist.

Aus der Offenlegungsschrift DE 195 41 925 A1 ist ein Steuer­ gerät bekannt, bei dem eine metallische Trägerplatte und ein Leiterbahnen tragendes Substrat vorhanden sind. Leistungsbau­ elemte sind in einem ersten Bereich an der Trägerplatte ange­ ordnet, der gegenüber einem zweiten Bereich abgedichtet ist. Eine Steckerleiste ist auf einer Metallseite der Trägerplatte angebracht, wobei elektrische Kontakte durch eine Aussparung in der Trägerplatte zu den Leiterbahnen des Substrats geführt sind.

Die Offenlegungsschrift DE 25 09 507 A1 offenbart ein Gehäuse für integrierte Schaltungen mit einer Grundplatte und einer Abdeckkappe. In die Grundplatte sind Anschlußstifte gelötet, die sich durch die Grundplatte hindurch erstrecken und aus dem Gehäuse ragen.

Aus der Offenlegungsschrift DE 43 05 793 A1 ist ein Lei­ stungsmodul mit Halbleiterbauelementen bekannt, die auf ge­ trennten, übereinander angeordneten Trägerkörpern in einem Gehäuse aus einer Trägerplatte und einer Abdeckhaube angeord­ net sind.

Aus der Offenlegungsschrift DE 27 02 173 A1 ist ein elektro­ nisches Steuergerät für Transistorzündanlagen bekannt, das ein Gehäuse aus Druckguß mit einer Steckeröffnung aufweist. Durch ein teilweises Ausgießen des Gehäuses mit Gießharz wird eine Abdichtung an einer Steckerleiste erzielt. Die Stecker­ leiste muß mit Befestigungselementen auf einer Leiterplatte befestigt werden. Die Leiterplatte muß wiederum im Gehäusein­ neren angeschraubt werden.

Die Patentanmeldung EP 0 113 073 A1 offenbart ein elektri­ sches Schaltgerät für Kraftfahrzeuge mit einem feuchtigkeits­ dichten Gehäuse. Der Gehäuseteil, der eine elektrische Schal­ tung aufnimmt, ist von einer feuchtigkeitsdichten, flexiblen Membran abgeschlossen. Stecker sind feuchtigkeitsdicht in das Gehäuse integriert. Im Gehäuseinneren sind Verbindungsteile zwischen den Steckern und einer Leiterplatte vorgesehen. Die­ se Verbindungsteile sind üblicherweise Bonddrähte.

Es ist ein Ziel der Erfindung, ein elektronisches Steuerge­ rät, das sich besonders einfach fertigen läßt, und ein Ver­ fahren zur Herstellung desselben bereitzustellen.

Dieses Ziel wird mit einem elektronischen Steuergerät und ei­ nem Herstellungsverfahren erreicht, wie sie in den unabhängi­ gen Patentansprüchen definiert sind. Zweckmäßige Ausgestal­ tungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Da eine elektrische Verbindung zwischen einem Kontaktstift und dem Schaltungsträger mittels eines Leiterbahnträgers her­ gestellt wird, kann auf ein aufwendiges Verbindungsverfahren wie beispielsweise Bonden verzichtet werden.

Vorzugsweise erstreckt sich der Leiterbahnträger in den Anla­ gebereich zwischen der Grundplatte und der Kunststoffhaube. Eine Abdichtung des von der Kunststoffhaube umschlossenen In­ nenraums läßt sich sehr einfach bewerkstelligen, da die Kon­ taktstifte nicht in den abgedichteten Raum miteinbezogen wer­ den müssen.

Ist die Grundplatte als Kühlplatte ausgebildet, so ergibt sich eine besonders gute Kühlwirkung für die elektronische Steuerschaltung, wenn der Schaltungsträger mit einem Wärme­ leitkleber auf der Kühlplatte befestigt ist.

Mit dem Stecken der Kunststoffhaube, aus der die Kontaktstif­ te hervorragen, in die Grundplatte kann in einem Arbeitsgang sowohl eine elektrische Verbindung zwischen den Kontaktstif­ ten und dem Schaltungsträger hergestellt werden als auch eine mechanische Befestigung der Kunststoffhaube an der Grundplat­ te erzielt werden. Die Befestigungswirkung kann durch Kleb­ stoff zusätzlich erhöht werden. Dabei kann der Klebstoff gleichzeitig ein Dichtmittel zur Abdichtung des Gehäuseinne­ ren sein.

Insbesondere wenn ein Dichtmittel zum Gehäuseinnenraum hin vorgesehen ist, läßt sich problemlos eine Abdichtung auch ge­ gen aggressive fluide Medien wie Getriebeöl oder Benzin er­ reichen.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten erge­ ben sich aus der Beschreibung der Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch ein Steuergerät,

Fig. 2 einen Schnitt durch ein Steuergerät mit einem sepa­ raten Dichtelement, und

Fig. 3 eine Unteransicht eines elektronischen Steuerge­ räts.

Fig. 1 veranschaulicht den Aufbau eines elektronischen Steu­ ergeräts für eine vollintegrierte Getriebesteuerung. Ein der­ artiges Steuergerät ist innerhalb der Ölwanne eines Automa­ tikgetriebes angeordnet. Ein Trageteil oder Grundplatte 1 ist als Kühlplatte aus Aluminium ausgebildet. Ein Leiterbahnträ­ ger 11, bei dem es sich um eine flexible Leiterbahnfolie han­ delt, ist auf die Grundplatte 1 laminiert. Die Laminatverbin­ dung zwischen der Grundplatte 1 und dem Leiterbahnträger 2 ist absolut flüssigkeitsdicht.

Die Grundplatte 1 ist in einem zentralen Bereich frei von dem Leiterbahnträger 11. Dieser zentrale Bereich wird von einem Schaltungsträger 12, bei dem es sich um ein Keramiksubstrat (LTCC) handelt, überdeckt. Der Schaltungsträger 12 weist elektronische Bauelemente 121 einer elektronischen Steuer­ schaltung auf.

Der Schaltungsträger 12 ist in einem Randabschnitt mit einem elektrisch leitenden Kleber, beispielsweise einem Silber- Leit-Kleber, auf den Leiterbahnträger 11 geklebt. Dadurch entsteht eine elektrisch leitende Verbindung zwischen Leiter­ bahnen 111 des Leiterbahnträgers und den elektronischen Bau­ elementen 121 des Schaltungsträgers. Sowohl der Leiterbahn­ träger 11 als auch der Schaltungsträger weisen im Kontaktbe­ reich einander zugewandte und mit dem leitenden Kleber elek­ trisch verbundene Kontaktflächen oder Pads auf, die jeweils eine Verbindung zu einer Leiterbahn des jeweiligen Mediums herstellen.

Der Schaltungsträger 12 ist zusätzlich in einem zentralen Ab­ schnitt mit einem Wärmeleitkleber direkt auf die Grundplatte aus Aluminium befestigt, die gleichzeitig eine Gehäusewand des elektronischen Steuergeräts bildet. Dadurch kann eine op­ timale Wärmeableitung von dem Schaltungsträger 12 erfolgen. Die Grundplatte 1 kann eine Erhebung im Bereich des Schal­ tungsträgers aufweisen, so daß die Oberfläche der Erhebung dasselbe Niveau wie die Oberkante des Leiterbahnträgers hat.

In Öffnungen 13 der Grundplatte 1 sind Kunststoffbuchsen 131 eingesetzt. Vor dem Anbringen der Kunststoffhaube 2 auf der Grundplatte 1 erstreckt sich eine Leiterbahn 111 des Leiter­ bahnträgers 11 über die Kunststoffbuchse 131.

Aus der Kunststoffhaube 2 ragen aus dem Bereich, der für die Anlage gegenüber der Grundplatte 1 vorgesehen ist, Kontakt­ stifte 21 hervor. Diese Kontaktstifte sind in die Kunststoff­ haube eingespritzt oder eingepreßt.

Wird die Kunststoffhaube 2 mit der Grundplatte 1 zusammenge­ fügt, werden gleichzeitig die Kontaktstifte 21 durch die Kunststoffbuchsen 131 gesteckt. Dabei wird jeweils eine Lei­ terbahn 111 des Leiterbahnträgers in die Kunststoffbuchse 131 gezogen. Dadurch wird ein elektrischer Kontakt zwischen dem Kontaktstift 21 und der jeweiligen Leiterbahn 111 herge­ stellt, die den Kontaktstift mit dem Schaltungsträger 12 ver­ bindet. Die Kunststoffbuchse 131 kann dabei einen in Richtung des Kontaktstifts ragenden Vorsprung aufweisen. Ein solcher Vorsprung sorgt für einen zuverlässigen elektrischen Kontakt der Leiterbahn 111 zum Kontaktstift 21 und verhindert ein Ab­ reißen der Leiterbahn.

Die Öffnung in der Kunststoffbuchse 131 weist gegenüber dem Kontaktstift 21 ein Untermaß auf. Nach dem der Kontaktstift 21 durch die Kunststoffbuchse 131 gestoßen worden ist, be­ steht eine reibschlüssige Verbindung zwischen dem Kontakt­ stift und der Kunststoffbuchse. Das Aufsetzen der Kunststoff­ haube 2 auf die Grundplatte 1 bewirkt daher sowohl eine elek­ trische Verbindung zwischen den Kontaktstiften 21 und dem Schaltungsträger 12 als auch eine mechanische Verbindung zwi­ schen der Kunststoffhaube 2 und der Grundplatte 1. Da ein solches Steuergerät regelmäßig etwa 20 bis 30 auf den Umfang des Steuergeräts verteilte Kontaktstifte 21 aufweist, verfügt die Verbindung zwischen den Kontaktstiften und der Grundplat­ te über eine ausreichende Haltekraft. Diese kann zusätzlich unterstützt werden von einer Klebstoffschicht im Auflagebe­ reich der Kunststoffhaube. Dadurch wird gleichzeitig die Dichtigkeit des Gehäuses verbessert.

In Fig. 2 ist ein elektronisches Steuergerät dargestellt, das eine Kunststoffhaube 2 mit einer umlaufenden Nut 21 im Anlagebereich gegenüber der Grundplatte 1, und genauer im An­ lagebereich gegenüber dem Leiterbahnträger 11, aufweist. Die­ se Nut 22 nimmt eine umlaufende Dichtung 3 auf. Bei dieser Dichtung 3 kann es sich um eine Flüssigkeitsdichtung oder um einen O-Ring handeln. Gegenüber den Kontaktstiften 21 ist die Dichtung 3 näher zum Gehäuseinneren angeordnet. Daher ist es nicht erforderlich, daß die Öffnungen 13 in der Grundplatte 1 abgedichtet sind, um den Schaltungsträger 12 gegenüber einem fluiden Medium wie Öl oder Benzin abzudichten.

Fig. 3 zeigt eine Unteransicht eines erfindungsgemäßen elek­ tronischen Steuergeräts. Es ist erkennbar, daß das Steuerge­ rät eine Vielzahl von Kontaktstiften 21 in einem Randab­ schnitt der Grundplatte 1 aufweist. Die Kontaktstifte 21 sind gegenüber der Grundplatte 1 rechtwinklig angeordnet.

Claims (6)

1. Elektronisches Steuergerät, das aufweist:

• 1. ein Gehäuse mit einer Grundplatte (1) und einer Kunststoff­ haube (2),
• 2. einen Schaltungsträger (12) mit einer elektronischen Steu­ erschaltung, der auf der der Kunststoffhaube (2) zugewand­ ten Seite der Grundplatte (1) befestigt ist,
• 3. wenigstens einen Kontaktstift (21), der in der Kunststoff­ haube (2) befestigt ist und sich durch eine Öffnung (14) in der Grundplatte (1) hindurch erstreckt,
• 4. einen Leiterbahnträger (11), der eine elektrische Verbin­ dung zwischen dem Kontaktstift (21) und dem Schaltungsträ­ ger (12) herstellt und der auf der der Kunststoffhaube (2) zugewandten Seite der Grundplatte (1) befestigt ist und der sich in den Anlagebereich zwischen der Grundplatte (1) und der Kunststoffhaube (2) erstreckt, wobei der Schaltungsträ­ ger (12) in einem Randabschnitt auf den Leiterbahnträger (11) und einem zentralen Abschnitt direkt auf die Grund­ platte geklebt ist.

2. Elektronisches Steuergerät nach dem vorhergehenden An­ spruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (1) als metallische oder metallisierte Kühlplatte ausgebildet ist.

3. Elektronisches Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiterbahnträger (11) auf die Grundplatte (1) geklebt oder laminiert ist, und daß die Haube (2) gegenüber dem Leiterbahnträger (11) in ei­ nem Bereich flüssigkeitsdicht abgedichtet ist, der zwischen dem Kontaktstift (21) und dem Schaltungsträger (12) liegt.

4. Elektronisches Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Öffnungen (13) in der Grundplatte (1) mit Kunststoffbuchsen (131) versehen sind, und daß die Kunststoffhaube mit der Grundplatte (1) über eine Vielzahl von Klemmverbindungen zwischen einem Kontaktstift (21) und einer Kunststoffbuchse (131) befestigt ist.

5. Elektronisches Steuergerät nach dem vorhergehenden An­ spruch, dadurch gekennzeichnet, daß eine Leiterbahn (111) des Leiterbahnträgers (11) zwischen eine Kunststoffbuchse (131) und einem Kontaktstift (21) geklemmt ist.

6. Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Steuerge­ räts, das die Schritte aufweist:

• 1. ein Leiterbahnträger (11) wird auf eine Grundplatte (1) la­ miniert,
• 2. ein Schaltungsträger (12) wird in einem zentralen Abschnitt direkt auf die Grundplatte (1) und in einem Randabschnitt auf den Leiterbahnträger (11) geklebt,
• 3. Kontaktstifte (21) werden teilweise in eine Kunststoffhaube (2) eingebracht,
• 4. die Kunststoffhaube (2) und die Grundplatte (1) werden zu­ sammengefügt, so daß die Kunststoffhaube den Leiterbahnträ­ ger (11) abdeckt, die Kontaktstifte (21) durch Öffnungen (13) der Grundplatte (1) hindurchragen und eine elektrische Verbindung zwischen den Kontaktstiften (21) und dem Leiter­ bahnträger (11) hergestellt wird.