Verfahren zum Herstellen einer elektronischen Baugruppe und elektronische Baugruppe, insbesondere für ein Getriebesteuermodul

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer elektronischen

Baugruppe und eine elektronische Baugruppe, insbesondere für ein

Getriebesteuermodul.

Stand der Technik

Eine Vielzahl von elektronischen Baugruppen ist bekannt. Die elektronische Baugruppe muss, z.B. wenn sie Teile eines Getriebesteuermoduls ist, ölfest abgedichtet sein, da das Getriebesteuermodul in einer Ölumgebung ist. Die elektronische Baugruppe umfasst üblicherweise eine Leiterplatte mit darauf angeordneten elektronischen Bauelementen.

Große Einzelbauteile, wie z.B. Sensoren, werden teilweise nicht auf der

Leiterplatte angeordnet und werden elektrisch mit der Leiterplatte verbunden. Da das Öl oftmals leitfähige Partikel enthält, ist eine elektrische Isolierung der Bauelemente sowie der elektrischen Verbindung zwischen dem großen

Einzelbauteil, das nicht (vollständig) auf der Leiterplatte angeordnet ist, und der Leiterplatte notwendig. Hierzu kommen in der Regel Deckel bzw.

Spanschutzdeckel zum Einsatz, welche aufgeclipst, genietet oder durch anderer Verfahren auf der Leiterplatte niedergehalten werden, um eine öldichte und/oder spandichte Abdichtung herzustellen.

Nachteilig hieran ist, dass das Getriebesteuermodul mit der elektronischen Baugruppe bzw. die elektronische Baugruppe wenig stabil bzw. robust ist und hohe Herstellungskosten sowie einen hohen Herstellungsaufwand aufweist. Zudem können im Allgemeinen mechanische Spannungen zwischen dem großen Einzelbauteil und der Leiterplatte auftreten, wodurch die Lebensdauer bzw. Dichtheit des Getriebesteuermoduls bzw. der elektronische Baugruppe sinkt. Des Weiteren kann in der Regel aufgrund der Dickentoleranz der Leiterplatte die elektronische Baugruppe nur sehr ungenau in der Höhenlage platziert werden, was insbesondere bei Sensoren zu Problemen führen kann.

Offenbarung der Erfindung

Vorteile der Erfindung Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können in vorteilhafter Weise ermöglichen, ein Verfahren zum Herstellen einer elektronische Baugruppe bzw. eine elektronische Baugruppe, insbesondere für eine Getriebesteuermodul, bereitzustellen, die öldicht ist und eine hohe Robustheit, geringe

Herstellungskosten und eine hohe Lebensdauer aufweist. Dadurch dass im Wesentlichen keine mechanischen Spannungen zwischen dem Bauteil, das nicht vollständig auf der Leiterplatte angeordnet ist, und der Leiterplatte auftreten, ist eine dauerhafte Öldichtheit gegeben. Durch das Einsparen eines

Spanschutzdeckels vereinfacht sich der Herstellungsprozess. Des Weiteren ist es in der Regel möglich, die elektronische Baugruppe auf dieselbe

Referenzfläche wie die Elektronik selbst zu platzieren

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen einer elektronischen Baugruppe, insbesondere für ein Getriebesteuermodul, vorgeschlagen, folgende Schritte umfassend: Bereitstellen einer Leiterplatte mit einer ersten Seite und einer von der ersten Seite abgewandten zweite Seite und mit wenigstens einem ersten auf der ersten Seite der Leiterplatte angeordneten elektronischen Bauelement; Anordnen der Leiterplatte mit der zweiten Seite zumindest teilweise auf einer Referenzoberfläche; Aufbringen eines vor einem Aushärten im Wesentlichen nicht-fließfähigen Abdichtungsmaterials auf die erste Seite, wobei das Abdichtungsmaterial derart aufgebracht wird, dass das

Abdichtungsmaterial einen Teilbereich der ersten Seite der Leiterplatte umgibt; Anordnen eines zweiten Bauelements zumindest teilweise auf der Referenzoberfläche derart, dass das zweite Bauelement teilweise in das

Abdichtungsmaterial eingedrückt wird; Elektrisches Verbinden des zweiten Bauelements mit der Leiterplatte mittels einer elektrischen Verbindungsleitung; Aufbringen eines Bedeckungsmaterials, insbesondere eines vor einem

Aushärten fließfähigen Bedeckungsmaterials, auf den von dem

Abdichtungsmaterial umgebenen Teilbereich der ersten Seite der Leiterplatte und auf das erste Bauelement; Aushärten des Abdichtungsmaterials; und Aushärten des Bedeckungsmaterials.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine elektronische Baugruppe, insbesondere für ein Getriebesteuermodul, vorgeschlagen, umfassend: einer Leiterplatte mit einer ersten Seite und einer von der ersten Seite abgewandten zweite Seite und mit wenigstens einem ersten auf der ersten Seite der

Leiterplatte angeordneten elektronischen Bauelement, wobei die Leiterplatte mit der zweiten Seite auf einer Referenzoberfläche angeordnet ist; ein einen

Teilbereich der ersten Seite der Leiterplatte umgebendes, vor einem Aushärten im Wesentlichen nicht-fließfähiges Abdichtungsmaterial auf der ersten Seite; zumindest ein zweites Bauelement, wobei das zweite Bauelement elektrisch mit der Leiterplatte verbunden ist, und ein Bedeckungsmaterial, insbesondere ein vor einem Aushärten fließfähiges Bedeckungsmaterial, wobei das

Bedeckungsmaterial auf dem von dem Abdichtungsmaterial umgebenen

Teilbereich der ersten Seite und auf dem ersten Bauelement angeordnet ist dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Bauelement teilweise derart auf der Referenzoberfläche angeordnet ist, dass das zweite Bauelement teilweise in das Abdichtungsmaterial zum Abdichten eines Zwischenraums zwischen dem zweiten Bauelement und der ersten Seite der Leiterplatte eingedrückt ist.

Ideen zu Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können unter anderem als auf den nachfolgend beschriebenen Gedanken und Erkenntnissen beruhend angesehen werden.

In einer Ausführungsform ist die Referenzoberfläche die Oberfläche einer Wärmesenke zum Ableiten von Wärme aus der elektronischen Baugruppe. Ein Vorteil hiervon ist, dass die Leiterplatte in gutem thermischen Kontakt mit der Referenzoberfläche bleibt. Hierdurch kann die Wärme aus der elektronischen Baugruppe, insbesondere von dem ersten Bauelement gut abgeleitet werden. In einer Ausführungsform ist die Referenzoberfläche die Oberfläche eines Montagehilfsmittels ist, und wobei das Verfahren ferner folgenden Schritt umfasst: Entfernen der Leiterplatte und des zweiten Bauelements von dem Montagehilfsmittel. Hierdurch können in der Regel die Leiterplatte und das zweite Bauelement technisch einfach zu einer Montagefläche bzw. der Oberfläche des

Montagehilfsmittels gleich ausgerichtet werden. Durch das Entfernen des Montagehilfsmittels nach dem Ausrichten wird die Flexibilität der Installation bzw. des Installationsorts der Leiterplatte und des zweiten Bauelements erhöht. Das Montagehilfsmittel kann üblicherweise jede Art von Vorrichtung sein, die eine ebene bzw. plane Oberfläche aufweist. Das Montagehilfsmittel kann z.B. ein

Ausrichttisch oder ein Montagetisch sein.

In einer Ausführungsform wird das Abdichtungsmaterial auf einen Randbereich der ersten Seite der Leiterplatte aufgebracht. Hierdurch wird sichergestellt, dass im Wesentlichen die gesamte erste Seite der Leiterplatte von dem

Bedeckungsmaterial abgedeckt wird. Dies stellt die elektrische Isolation der Leiterplatte von der Umgebung sicher.

In einer Ausführungsform wird das Bedeckungsmaterial derart auf die erste Seite der Leiterplatte aufgebracht, dass das Bedeckungsmaterial die elektrische

Verbindungsleitung bedeckt und/oder umschließt. Hierdurch wird sichergestellt, dass die elektrische Verbindungsleitung technisch einfach ebenfalls von der Umgebung elektrisch isoliert ist. In einer Ausführungsform des Verfahrens weist das Abdichtungsmaterial und das

Bedeckungsmaterial den im Wesentlichen gleichen

Wärmeausdehnungskoeffizienten auf. Hierdurch wird das Auftreten

mechanischer Spannung noch sicherer vermieden. In einer Ausführungsform ist die Referenzoberfläche die Oberfläche einer

Wärmesenke zum Ableiten von Wärme aus der elektronischen Baugruppe. Ein Vorteil hiervon ist, dass sich die Leiterplatte in gutem thermischen Kontakt mit der Referenzoberfläche befindet. Hierdurch kann die Wärme aus der

elektronischen Baugruppe, insbesondere von dem ersten Bauelement gut abgeleitet werden. In einer Ausführungsform ist das Abdichtungsmaterial auf einen Randbereich der ersten Seite der Leiterplatte aufgebracht. Hierdurch ist sichergestellt, dass im Wesentlichen die gesamte erste Seite der Leiterplatte von dem

Bedeckungsmaterial abgedeckt ist. Dies stellt die elektrische Isolation der Leiterplatte von der Umgebung sicher.

In einer Ausführungsform bedeckt und/oder umschließt das Bedeckungsmaterial die elektrische Verbindungsleitung. Hierdurch ist sichergestellt, dass die elektrische Verbindungsleitung technisch einfach ebenfalls von der Umgebung elektrisch isoliert ist.

In einer Ausführungsform der elektronischen Baugruppe weist das

Abdichtungsmaterial und das Bedeckungsmaterial den im Wesentlichen gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten auf. Hierdurch wird das Auftreten

mechanischer Spannung noch sicherer vermieden.

Es wird darauf hingewiesen, dass einige der möglichen Merkmale und Vorteile der Erfindung hierin mit Bezug auf unterschiedliche Ausführungsformen der elektronischen Baugruppe beschrieben sind. Ein Fachmann erkennt, dass die Merkmale in geeigneter Weise kombiniert, angepasst oder ausgetauscht werden können, um zu weiteren Ausführungsformen der Erfindung zu gelangen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei weder die Zeichnungen noch die Beschreibung als die Erfindung einschränkend auszulegen sind.

Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht nach einem ersten Schritt des

erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer elektronischen Baugruppe;

Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht nach einem zweiten Schritt des

erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer elektronischen Baugruppe; Fig. 3 zeigt eine schematische Ansicht nach einem dritten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer elektronischen Baugruppe;

Fig. 4 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform der

erfindungsgemäßen elektronischen Baugruppe; und

Fig. 5 zeigt eine Querschnittsansicht der elektronischen Baugruppe aus Fig.

5 entlang der Linie V-V.

Die Figuren sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in den Figuren gleiche oder gleichwirkende

Merkmale.

Ausführungsformen der Erfindung

Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht nach einem ersten Schritt des

erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer elektronischen Baugruppe 5. Die elektronische Baugruppe 5 kann Teil eines Getriebesteuermoduls für ein Fahrzeug sein.

Zunächst wird eine Leiterplatte 10 (z.B. ein printed circuit board; PCB) bereitgestellt. Die Leiterplatte 10 weist eine erste Seite 12 (in Fig. 1 oben) und eine zweite Seite 14 (in Fig. 1 unten) auf, wobei die zweite Seite 14 der ersten Seite 12 gegenüberliegt. Auf der ersten Seite 12 der Leiterplatte 10 ist mindestens ein erstes elektronisches Bauelement 70 angeordnet. Das erste elektronische Bauelement 70 ist mit der Leiterplatte 10 elektrisch verbunden.

Die Leiterplatte 10 ist auf einer Referenzoberfläche 40 angeordnet. Die zweite Seite 14 der Leiterplatte 10 ist mit der Referenzoberfläche 40 flächig verbunden bzw. auf dieser befestigt. Alternativ kann die Leiterplatte auch nur während der Herstellung auf einer Referenzfläche bzw. Montagefläche bzw. Oberfläche eines Montagehilfsmittels aufliegen. Die Referenzoberfläche 40 kann die Oberfläche eines Gehäuses des Getriebesteuermoduls sein oder lediglich bei der

Herstellung vorhanden sein. Die Referenzoberfläche 40 ist insbesondere die Oberfläche einer Wärmesenke 30, die Wärme aus der elektronische Baugruppe 5 bzw. den ersten Bauelementen 70/der Leiterplatte 10 abführt. Die Wärmesenke 30 kann z.B. das Gehäuse eines Getriebesteuermoduls sein, dessen Teil die elektronische Baugruppe 5 ist. Die Leiterplatte 10 kann auf die Referenzoberfläche 40 aufgeklebt sein. Andere

Arten der Befestigung sind vorstellbar.

Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht nach einem zweiten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer elektronischen Baugruppe 5. Nach dem Bereitstellen der auf der Referenzoberfläche 40 angeordneten

Leiterplatte 10 mit mindestens einem ersten elektronischen Bauelement 70 wird nun ein Abdichtungsmaterial 50 auf die erste Seite 12 der Leiterplatte 10 aufgebracht. Das Abdichtungsmaterial 50 wird derart auf die erste Seite 12 der Leiterplatte 10 aufgebracht, dass das Abdichtungsmaterial 50 einen Bereich bzw. Teilbereich 20 der ersten Seite 12 der Leiterplatte 10 umgibt. Die ersten Bauelemente 70 auf der ersten Seite 12 der Leiterplatte 10 sind in dem von dem Abdichtungsmaterial 50 umgebenen Teilbereich 20 der ersten Seite 12 der Leiterplatte 10 angeordnet.

Das Abdichtungsmaterial 50 dient zum Bilden einer Begrenzung auf der ersten Seite 12 der Leiterplatte 10, die eine Begrenzung des fließfähigen

Bedeckungsmaterials 60 bildet, so dass bei der späteren Einbringung des Bedeckungsmaterials 60 gezielt nur der Teilbereich 20 der ersten Seite 12 der Leiterplatte 10 von dem Bedeckungsmaterial 60 bedeckt wird und das

Bedeckungsmaterial 60 nicht in Bereiche fließt, die nicht von dem

Bedeckungsmaterial 60 bedeckt werden sollen.

Das Abdichtungsmaterial 50 kann am Rand der ersten Seite 12 der Leiterplatte 10 auf die erste Seite 12 der Leiterplatte 10 bzw. einen Teil hiervon aufgebracht werden. Vorstellbar ist auch, dass das Abdichtungsmaterial 50 beabstandet zum Rand der ersten Seite 12 der Leiterplatte 10 aufgebracht wird. Auch ist möglich, dass in bestimmten Bereichen das Abdichtungsmaterial 50 am Rand der ersten Seite 12 der Leiterplatte 10 aufgebracht wird und in anderen Bereichen das Abdichtungsmaterial 50 beabstandet zum Rand der ersten Seite 12 der

Leiterplatte 10 aufgebracht wird. Das Abdichtungsmaterial 50 ist ein sogenanntes Dam- Material. D.h., dass das Abdichtungsmaterial 50 eine hohe Viskosität aufweist. Insbesondere fließt das Abdichtungsmaterial 50 nach dem Aufbringen nicht und breitet sich nicht auf der ersten Seite 12 der Leiterplatte 10 aus. Die von dem Abdichtungsmaterial 50 bedeckte Fläche änderte sich nach dem Aufbringen des Abdichtungsmaterials 50 auf die erste Seite 12 der Leiterplatte 10 (zumindest vor dem Anordnen und Eindrücken des zweiten Bauelements 80) nicht.

Das Abdichtungsmaterial 50 kann z.B. ein Epoxidharz mit Füllstoffen sein.

Das Abdichtungsmaterial 50 wird in einer derartigen Höhe (die Höhe verläuft in Fig. 2 von unten nach oben) aufgebracht bzw. weist eine Höhe auf, die größer ist als die Höhe des ersten Bauelements 70 und des dazugehörigen wire-bond bzw. der dazugehörigen wire-bonds bzw. der dazugehörigen elektrischen

Verbindungsleitung 85. Auch vorstellbar ist, das Bauelement 70 mittels Löten auf der Leiterplatte 10 befestigt ist. Somit ist sichergestellt, dass eine genügend hohe Begrenzung bzw. ein genügend hoher Rand auf der ersten Seite 12 der

Leiterplatte 10 um das erste Bauelement 70 vorhanden ist, um das fließfähige Bedeckungsmaterial 60 in einem späteren Verfahrensschritt derart auf den Teilbereich der ersten Seite 12 der Leiterplatte 10, der von dem

Abdichtungsmaterial 50 begrenzt bzw. umrahmt ist, aufzubringen, dass das erste Bauelement 70 (sowie seine elektrischen Verbindungen und evtl. weitere auf der ersten Seite 12 der Leiterplatte vorhandene elektrische Bauelemente) von dem Bedeckungsmaterial 60 vollständig bedeckt ist bzw. sind. Dadurch werden das erste Bauelement 70 und seine elektrischen Verbindungen (sowie weitere elektrische Bauelemente auf der ersten Seite 12 der Leiterplatte 10,

insbesondere alle elektrischen Bauelemente auf der ersten Seite 12 der

Leiterplatte 10) sicher (gegenüber der Ölumgebung) elektrisch isoliert. Fig. 3 zeigt eine schematische Ansicht nach einem dritten Schritt des

erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer elektronischen Baugruppe 5. Nun wird das zweite Bauelement 80 angeordnet. Das zweite Bauelement 80 kann ein Sensor und/oder ein Stecker sein. Das zweite Bauelement 80 wird derart angeordnet, dass das zweite Bauelement 80 teilweise auf der

Referenzoberfläche 40 angeordnet ist. Das zweite Bauelement 80 hat eine derartige Form und wird derart auf der Referenzoberfläche 40 angeordnet, dass das zweite Bauelement 80 in das Abdichtungsmaterial 50 eindrückt wird. Das zweite Bauelement 80 wird so tief in das Abdichtungsmaterial 50 eingedrückt, dass das zweite Bauelement 80 mit einem Teil plan auf der Referenzoberfläche 40 angeordnet ist.

Der Zwischenraum zwischen dem Teil des zweiten Bauelements 80, das sich (in Fig. 3) oberhalb der ersten Seite 12 der Leiterplatte 10 befindet und der ersten Seite 12 der Leiterplatte 10 wird hierdurch durch das Abdichtungsmaterial 50 öldicht bzw. flüssigkeitsdicht abgedichtet. Beim Eindrücken des zweiten

Bauelements 80 in das Abdichtungsmaterial 50 ist das Abdichtungsmaterial 50 noch nicht ausgehärtet, sondern (zäh)flüssig.

Durch die beschriebene Anordnung und Ausbildung des zweiten Bauelements 80 entstehen keine mechanischen Spannungen in dem zweiten Bauelement 80 bzw. in der Leiterplatte 10.

Das zweite Bauelement 80 weist eine elektrische Verbindungsleitung 85, z.B. einen Wire-Bond, auf, mittel der das zweite Bauelement 80 elektrisch mit der ersten Seite 12 der Leiterplatte 10 verbunden wird. Die elektrische

Verbindungsleitung 85 befindet sich oberhalb des Teilbereichs 20 der ersten Leiterplatte 10, der von dem Abdichtungsmaterial 50 umgeben bzw.

umschlossen ist.

Das zweite Bauelement 80 wird in einem derartigen Abstand in horizontaler Richtung (in Fig. 3 verläuft die horizontale Richtung von links nach rechts) von der Leiterplatte 10 angeordnet, dass ein der Leiterplatte 10 zugewandtes Ende in das Abdichtungsmaterial 50 drückt. Die elektrische Verbindungsleitung 85 steht über das Ende des zweiten Bauelements 80 hinaus.

Fig. 4 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform der

erfindungsgemäßen elektronischen Baugruppe 5. Fig. 4 zeigt somit eine schematische Ansicht nach einem vierten bzw. fünften Schritt des

erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer elektronischen Baugruppe 5. Ein Abdeckungsmaterial wurde im vierten Schritt auf den Teilbereich 20 der ersten Seite 12 der Leiterplatte 10 (und teilweise auf das Abdichtungsmaterial w50), der von dem Abdichtungsmaterial 50 umgeben ist.

Anschließend werden das Abdichtungsmaterial 50 und das Abdeckungsmaterial ausgehärtet. Dies kann in einem Schritt oder in zwei Schritten ausgeführt werden. Das Aushärten kann z.B. durch Erwärmen des Abdichtungsmaterials 50 und/oder des Abdeckungsmaterials erreicht werden.

Das Abdeckungsmaterial kann ein Epoxidharz sein bzw. umfassen.

Das Abdichtungsmaterial 50 und/oder das Abdeckungsmaterial sind elektrisch isolierend bzw. nicht-leitend.

Die Referenzoberfläche 40 verläuft im Wesentlichen parallel zur ersten Seite 12 der Leiterplatte 10 und der zweiten Seite 14 der Leiterplatte 10.

Das zweite Bauelement 80 kann die Referenzoberfläche 40 flächig berühren, d.h. nicht nur punktuell.

Fig. 5 zeigt eine Querschnittsansicht der elektronischen Baugruppe 5 aus Fig. 5 entlang der Linie V-V. In Fig. 5 ist zu sehen, dass das zweite Bauelement 80 in das Abdichtungsmaterial 50 eingedrückt ist. Die obere Kante des

Abdichtungsmaterials 50 kann mit der Oberkante des zweiten Bauelements 80 bündig abschließen.

Vorstellbar ist auch, dass die obere Kante des zweiten Bauelements 80 über die Kante des Abdichtungsmaterials 50 (nach oben) hinaussteht.

Die Figuren zeigen jeweils nur einen Ausschnitt. Die Leiterplatte erstreckt sich in den Fig. 1-3 weiter nach rechts. In Fig. 4 erstrecken sich die Leiterplatte 10 und das Bedeckungsmaterial 60 weiter nach rechts. Weiter rechts von dem in Fig. 4 gezeigten Ausschnitt können weitere elektrische Bauelemente auf der ersten Seite 12 der Leiterplatte 10 angeordnet sein.

In Fig. 5 erstreckt sich die Leiterplatte 10, das Abdichtungsmaterial 50 und das Bedeckungsmaterial 60 weiter nach rechts und weiter nach links. Abschließend ist darauf hinzuweisen, dass Begriffe wie„aufweisend", „umfassend", etc. keine anderen Elemente oder Schritte ausschließen und Begriffe wie„eine" oder„ein" keine Vielzahl ausschließen. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.