Elektronische Baugruppe mit einer Anordnung zur Strombegrenzung Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektronische Baugruppe, die zumindest eine Leiterplatte mit Leiterbahnen und eine Anordnung zur Strombegrenzung aufweist. Sie betrifft ferner die Verwendung einer solchen elektronischen Baugruppe in einem Kraftfahrzeug und ein Kraftfahrzeug mit der elektronischen Baugruppe.

Aus der WO 2008/113343 A2 ist eine elektronische Baugruppe bekannt, die als Anordnung zur Strombegrenzung eine Leiterbahnsicherung aufweist, wobei die Leiterbahnsicherung eine Engstelle der Leiterbahn umfasst, die gegenüber anderen Leiterbahnen einen geringeren Leiterquerschnitt aufweist. Beim Auftreten eines Fehlstroms beispielsweise in einem durch die Leiterbahnen kontaktierten Bauelement kommt es zu einer

Stromerhöhung in der Leiterbahn, besonders jedoch an der Engstelle. Dadurch erhöht sich die Temperatur an dieser Engstelle und die Leiterbahnsicherung schmilzt auf und trennt dadurch den Stromfluss. Dadurch werden weitere Probleme wie beispielsweise eine Beschädigung von benachbarten Bauteilen vermieden. Problematisch ist, dass Mechanismen zur Strombegrenzung üblicherweise auf thermischen Prozessen beruhen. Durch eine im Bereich der Anordnung zur Strombegrenzung lokal stark erhöhte Temperatur kann es zu einer Entflammung der Leiterplatte und zu einem Übergreifen der Flammen auf die Umgebung kommen.

Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektronische Baugruppe mit einer Anordnung zur Strombegrenzung anzugeben, die diesen Nachteil nicht aufweist. Diese Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs .

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichungen.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine elektronische Baugruppe angegeben, die zumindest eine Leiterplatte mit Leiterbahnen aufweist. Ferner weist die elektronische Baugruppe zumindest eine Anordnung zur Strombegrenzung in Form einer thermischen Sollbruchstelle in zumindest einer Leiterbahn auf. Zuätzlich weist die elektronische Baugruppe eine Vorrichtung zur Brandeindämmung im Bereich der Anordnung zur Strombegrenzung auf .

Unter einer thermischen Sollbruchstelle in einer Leiterbahn wird hier und im Folgenden ein Bereich der Leiterbahn verstanden, der bei einer erhöhten thermischen Belastung, d.h. bei einer thermischen Belastung, die eine im Normalbetrieb der elekt ^¬ ronischen Baugruppe auftretende thermische Belastung deutlich übersteigt, mit einer Unterbrechung der Leiterbahn und somit des Stromflusses reagiert.

Insbesondere kann es sich bei der Anordnung zur Strombegrenzung in Form einer thermischen Sollbruchstelle um eine Engstelle der Leiterbahn handeln, d.h. um einen Bereich der Leiterbahn mit verringertem Leiterbahnquerschnitt .

Ferner kann es sich auch um eine Engstelle mit darüber angeordnetem Lotdepot handeln, das im Falle einer erhöhten thermischen Belastung aufschmilzt und eine Zerstörung der Leiterbahn bewirkt. Insbesondere wird dabei das Material der Leiterbahn soweit in dem flüssigen Lot gelöst, dass die Leiterbahn un- terbrochen wird. Ein derartiges Lotdepot kann insbesondere zusammen mit einer Engstelle der Leiterbahn verwendet werden, wobei das Lotdepot vorzugsweise unmittelbar auf oder neben der Engstelle angeordnet ist, so dass beispielsweise die Tempe- raturerhöhung im Bereich der Engstelle ein Aufschmelzen des Lotdepots bewirkt. Es ist auch denkbar, dass das Lotdepot mittels eines Heizwiderstands der Anordnung zur Strombegrenzung aufgeschmolzen wird, wobei der Heizwiderstand galvanisch von der mit der Engstelle versehenen Leiterbahn getrennt ist und bei- spielsweise von einer weiteren Leiterbahn gebildet sein kann.

Ferner kann es sich auch um eine Anordnung zur Strombegrenzung handeln, bei der die Leiterbahn durch thermische Ausdehnung aufgerissen und somit unterbrochen wird.

Unter Vorrichtungen zur Brandeindämmung im Bereich der Anordnung zur Strombegrenzung werden hier und im Folgenden Vorrichtungen verstanden, die geeignet sind, eine Entflammung von Elementen der elektronischen Baugruppe auf den Bereich der Anordnung zur Strombegrenzung zu begrenzen, insbesondere auf einen abgeschlossenen Raumbereich, und/oder ein Erlöschen der Flammen zu bewirken .

Die Leiterplatte kann beispielsweise aus Keramik oder aus einem Kunststoff oder Harz ausgebildet sein, die Leiterbahnen können beispielsweise aus Kupfer ausgebildet sein. Grundsätzlich kann die erfindungsgemäße elektronische Baugruppe jede gängige Art von Leiterplatte umfassen. Die elektronische Baugruppe hat den Vorteil, dass die im Bereich der Anordnung zur Strombegrenzung vorgesehene Vorrichtung zur Brandeindämmung einer Entflammung der Leiterplatte vorbeugen bzw. entstehende Flammen löschen kann. Dadurch wird ein Brand lokal stark begrenzt und kann nicht auf weitere Bereiche der elektronischen Baugruppe oder auf die Umgebung der elektronischen Baugruppe übergreifen. Dies bewirkt auch, dass die Anordnung zur Strombegrenzung nicht länger ein Sicherheitsrisiko bei der Verwendung der elektronischen Baugruppe darstellt.

Gemäß einer Ausführungsform weist die Vorrichtung zur Brandeindämmung eine luftdichte Haube auf oder besteht aus dieser. Die luftdichte Haube ist über der Anordnung zur Strombegrenzung aufgebracht und umschließt die Umgebung der Anordnung zur Strombegrenzung luftdicht. Anders ausgedrückt verläuft - insbesondere in Draufsicht auf eine Haupterstreckungsebene der Leiterplatte - ein mit der Leiterplatte - insbesondere luftdicht - verbundener Rand der Haube vollständig um die Anordnung zur Strombegrenzung herum.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Haube als Metallhaube ausgebildet .

Bei dieser Ausführungsform bewirkt die luftdichte bzw. im Wesentlichen luftdichte Metallhaube zum einen eine lokale Begrenzung eines Brandes und zum anderen ein Abschneiden der Sauerstoffzufuhr, durch die das Feuer erlischt, wenn der unter der Metallhaube vorhandene Sauerstoff verbraucht ist.

Diese räumliche Begrenzung der Flammen ist insbesondere bei Kunststoffgehäusen von Vorteil, da bei diesen ein Übergreifen der Flammen auf andere brennbare Materialien unterbunden werden soll .

Die Metallhaube kann einstückig ausgebildet und beispielsweise durch Stanzen und/oder Tiefziehen oder einen anderen geeigneten Prozess vorgeformt sein. Die Metallhaube kann auf die Leiterplatte gelötet oder geklebt oder mit der Leiterplatte form- oder reibschlüssig bei ^¬ spielsweise durch Crimpen oder Pressen und/oder durch die Verwendung von Press-fit-pins verbunden sein.

Bei einer Ausführungsform weist die elektronische Baugruppe ein Gehäuse auf in dem insbesondere die Leiterplatte angeordnet ist. In diesem Fall kann die Vorrichtung zur Brandeindämmung eine luftdichte Haube aufweisen, deren Deckel durch einen Bereich eines Gehäuses der elektronischen Baugruppe gebildet ist und deren Seitenwände zumindest teilweise durch ein auf die Lei ^¬ terplatte aufgebrachtes, die Anordnung zur Strombegrenzung umgebendes Dichtmaterial gebildet sind, sodass die Haube die Umgebung der Anordnung zur Strombegrenzung luftdicht umschließt.

Bei dieser Ausführungsform wird ein vorhandenes Gehäuse der elektronischen Baugruppe genutzt, um Teile der luftdichten Haube auszubilden. Insbesondere wird der Deckel der Haube durch einen Bereich des Gehäuses gebildet, es können jedoch auch Seitenwände - oder Teile davon - durch Gehäuseteile ausgebildet sein. Die übrigen Seitenwände bzw. Seitenwand-Teile werden durch das Dichtmaterial ausgebildet. Bei dem Dichtmaterial kann es sich insbesondere um ein Wärmeleitmaterial handeln.

Unter einem Wärmeleitmaterial wird hier und im Folgenden ein Material verstanden, dass auch als Thermal Interface Material (T. I. M. oder „TIM") bekannt ist und das eingesetzt wird, um die Wärmeleitung zwischen Bauteilen zu verbessern.

Derartiges Material ist dem Fachmann im Prinzip bekannt. Es wird in elektronischen Baugruppen ohnehin auch als Dichtmaterial eingesetzt. Da es einfach aufzubringen ist, kann es vorteilhaft zur Bildung von Seitenwänden der luftdichten Haube verwendet werden. Dazu wird das Wärmeleitmaterial rund um die Anordnung zur Strombegrenzung in einer ausreichenden Dicke aufgebracht, um Seitenwände der luftdichten Haube ausbilden zu können. Vorteilhafter Weise wird die Anordnung zur Strombegrenzung selbst von Wärmeleitmaterial freigehalten, um ihre Funktionalität nicht zu beeinträchtigen.

Auch diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass das Feuer im Falle einer Entflammung lokal stark begrenzt wird und ferner ein Erlöschen der Flammen durch die stark begrenzte Sauerstoffzufuhr bewirkt wird.

Alternativ oder zusätzlich kann die Vorrichtung zur Brandeindämmung ein flammenhemmendes Material aufweisen, das be ^¬ nachbart zur Anordnung zur Strombegrenzung angeordnet ist. Ein derartiges flammenhemmendes Material kann entweder als gezielt aufgebrachtes Depot des Materials vorgehalten werden oder in Form einer elektronischen Komponente mit flammenhemmenden Eigenschaften zum Zweck der Brandlöschung benachbart zur Anordnung zur Strombegrenzung platziert sein.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird die beschriebene elektronische Baugruppe in einem Kraftfahrzeug verwendet, beispielsweise in einer Motorsteuerung eines Kraftfahrzeugs. Gemäß weiteren Aspekten werden ein Kraftfahrzeug mit der elektronischen Baugruppe und ein elektronisches Steuergerät für ein Kraft ^¬ fahrzeug, insbesondere ein Motorsteuergerät, mit der elekt ^¬ ronischen Baugruppe angegeben. Das oben erwähnte Gehäuse der Baugruppe ist insbesondere das Gehäuse des elektronischen Steuergeräts .

Da für Kraftfahrzeuge strenge Brandschutzbestimmungen gelten, ist die erfindungsgemäße elektronische Baugruppe aufgrund ihres stark verminderten Entflammungsrisikos besonders für die Verwendung in einem Kraftfahrzeug geeignet. Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele anhand von Figuren näher erläutert. Darin zeigen

Figur 1 schematisch einen Querschnitt durch eine elektro- nische Baugruppe gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung und

Figur 2 eine teilgeschnittene Ansicht einer elektronischen

Baugruppe gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung und

Figur 3 einen Querschnitt durch die elektronische Baugruppe gemäß Figur 2. Die elektronische Baugruppe 1 gemäß Figur 1 enthält eine

Leiterplatte 3 mit einem Substrat 4, auf dessen Oberseite 7 Leiterbahnen 5 aus Kupfer angeordnet sind. Die gezeigte Lei ^¬ terbahn 5 kann beispielsweise ein nicht gezeigtes elektronisches Bauelement kontaktieren.

In der Leiterbahn 5 ist eine Anordnung 9 zur Strombegrenzung vorgesehen, die als Engstelle der Leiterbahn 5 ausgebildet ist. Die Engstelle, die aufgrund ihrer Form vom Fachmann auch „dogbone" genannt wird, ist besonders gut in der Ansicht gemäß Figur 2 erkennbar.

Ferner umfasst die Anordnung 9 zur Strombegrenzung auch ein Lotdepot 11. Falls ein stark erhöhter Strom durch die Leiterbahn 5 fließt, erhöht sich die Temperatur der Leiterbahn 5 insbe- sondere im Bereich der Anordnung 9 zur Strombegrenzung, und zwar aufgrund des verringerten Leiterbahnquerschnitts. Dadurch schmilzt das Lotdepot 11 auf und Kupfer der Leiterbahn 5 wird in dem Lotmaterial gelöst. Dies hat eine Zerstörung der Leiterbahn 5 zur Folge. Der Strom wird unterbrochen. ₀

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Durch die bei diesem Vorgang auftretenden hohen Temperaturen kann es zu einer lokalen Entflammung der Leiterplatte 3 kommen. Um einen derartigen Brand einzudämmen, weist die elektronische Baugruppe 1 gemäß Figur 1 eine luftdichte Haube 13 über der Anordnung 9 zur Strombegrenzung auf. Die luftdichte Haube 13 weist einen Deckel 15 sowie Seitenwände 17 aus Metall auf. Sie ist in der gezeigten Ausführungsform einstückig gefertigt - das heißt aus einem einzigen Rohling geformt und nicht während ihrer Herstellung aus mehreren Teilen zusammengesetzt - und auf die Leiterplatte 3 aufgelötet. Dabei bewirkt eine Schicht aus Lötstopplack 19 die Begrenzung des Lotes 21.

Im Fall einer Entflammung der Leiterplatte 3 im Bereich der Anordnung 9 zur Strombegrenzung wird das Feuer durch die Me- tallhaube 13 auf den Innenraum 23 der Metallhaube 13 begrenzt. Zudem wird das Feuer durch die Begrenzung der Sauerstoffzufuhr gelöscht .

Figur 2 zeigt eine zweite Ausführungsform der elektronischen Baugruppe 1. In der gezeigten teilgeschnittenen Ansicht ist die Engstelle 10 der Leiterbahnen 5 im Bereich der Anordnung 9 zur Strombegrenzung zu erkennen.

Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der in Figur 1 gezeigten ersten Ausführungsform dadurch, dass als Vorrichtung zur Brandeindämmung keine luftdichte Metallhaube vorgesehen ist, sondern eine luftdichte Haube 24 durch einen in Figur 3 gezeigten Deckel 25 sowie Seitenwände 27 aus einem Wärmeleitmaterial gebildet ist.

Dabei ist der Deckel 25 durch einen ohnehin vorhandenen Bereich eines Gehäuses der elektronischen Baugruppe 1 beispielsweise aus Metall gebildet. Die Seitenwände 27 sind aus einem Wärmeleitmaterial ausgebildet, das innerhalb der elektronischen Baugruppe auch als Dichtma ^¬ terial verwendet wird und das beispielsweise durch Dispensen - d.h. beispielsweise Aufbringen einer Raupe flüssigen Dichtmaterials mittels einer Düse - aufgebracht wird. Zur Bildung der Seitenwände 27 wird das Wärmeleitmaterial rund um die Anordnung 9 zur Strombegrenzung auf die Oberseite 7 des Substrates 4 bzw. auf die Leiterbahn 5 aufgebracht. Die Anordnung 9 zur Strombegrenzung bleibt frei von dem Wärmeleitmaterial.

Bei der Montage wird anschließend das Gehäuse der elektronischen Baugruppe 1 aufgesetzt, wodurch der Deckel 25 der luftdichten Haube 24 auf die Seitenwände 27 aufgesetzt wird. Die Auf ^¬ tragsdicke des für die Seitenwände 27 aufgebrachten Wärme ^¬ leitmaterials wird so gewählt, dass die Seitenwände 27 oben dicht an den Deckel 25 anschließen.