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Title:
THERMOSETTING OVERMOULDING OF STACKED PCBS (PCBS SEPARATED BY DISTANCING PIECES) HAVING A COOLANT CIRCUIT FOR A DRIVE TRAIN ELECTRONICS SYSTEM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2023/088743
Kind Code:
A1
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).

Inventors:
MENEDAL SANDEEP (DE)
ALBERT ANDREAS (DE)
SULUR PRADEEP (DE)
MAGADI BYREDEVARU THEJESH KUMAR (DE)
HIREMATH NURONDAYYA (DE)
TATTI AMARESH (DE)
Application Number:
PCT/EP2022/081228
Publication Date:
May 25, 2023
Filing Date:
November 09, 2022
Export Citation:
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Assignee:
VITESCO TECHNOLOGIES GERMANY GMBH (DE)
International Classes:
H05K7/20; H05K5/00
Domestic Patent References:
WO2002031924A12002-04-18
Foreign References:
US20060012034A12006-01-19
US20060171127A12006-08-03
US20200296834A12020-09-17
CN107694127A2018-02-16
US10720720B22020-07-21
Attorney, Agent or Firm:
VITESCO TECHNOLOGIES - ASSOCIATION NO. 1137 (DE)
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Claims:
PATENTANSPRÜCHE

Es wird Folgendes beansprucht:

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.

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.

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.

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.

5. Steuereinheit (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der im Hohlraum (18) befindliche Teil des Kühlmittelrohrs (28) allgemein S-förmig ist.

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.

7. Steuereinheit (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der im Hohlraum (18) befindliche Teil des Kühlmittelrohrs (28) vom duroplastischen Material umgeben ist.

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.

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.

10. Verfahren zum Herstellen einer Steuereinheit (10), umfassend die folgenden Schritte:

Bereitstellen einer Mehrzahl von Leiterplatten (Printed Circuit Boards - PCBs) (12, 14);

Bereitstellen zumindest eines Abstandshalters (16a, 16b);

Bereitstellen eines Kühlmittelrohrs (28) und

Bereitstellen eines Gehäuses (30);

Verbinden der ersten der Mehrzahl von PCBs (12, 14) mit dem zumindest einen Abstandshalter (16a, 16b);

Verbinden des Kühlmittelrohrs (28) mit der ersten der Mehrzahl von PCBs (12, 14);

Verbinden einer zweiten der Mehrzahl von PCBs (12, 14) mit dem zumindest einen Abstandshalter (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;

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 -

Übertragen von Wärme von den mehreren PCBs (12, 14) auf das Kühlmittelrohr (28) unter Verwendung des im Hohlraum (18) befindlichen duroplastischen Materials.

11. Verfahren zum Herstellen einer Steuereinheit (10) nach Anspruch 10, ferner umfassend die folgenden Schritte:

Bereitstellen zumindest einer Klammer (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.

12. Verfahren zum Herstellen einer Steuereinheit (10) nach Anspruch 10, ferner umfassend die folgenden Schritte:

Bereitstellen einer Mehrzahl von Befestigungselementen (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);

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).

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 -

14. Verfahren zum Herstellen einer Steuereinheit (10) nach Anspruch 10, ferner umfassend die folgenden Schritte:

Bereitstellen eines Zwischenträgers (36) mit einem ersten Einsatz (36a) und einem zweiten Einsatz (36b);

Einführen zumindest eines Teils des ersten Einsatzes (36a) durch die zweite der Mehrzahl von PCBs (12, 14);

Einführen zumindest eines Teils des zweiten Einsatzes (36b) durch die zweite der Mehrzahl von 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;

Halten der Position der zweiten der Mehrzahl von PCBs (12, 14) mit dem zweiten Einsatz (36b), während das duroplastische Material umgespritzt wird.

Description:
Beschreibung

Duroplast-Umspritzung gestapelter (durch Distanzstücke getrennter) PCBs mit einem Kühlmittelkreislauf für ein Antriebsstrangelektroniksystem

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.

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.

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.

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.

Ein Beispiel für einen stapelbaren elektronischen Baustein ist aus der CN 107694127A mit dem Titel „Stacking-Type Splicing Electronic Building Block“ bekannt.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Bei einer Ausführungsform überträgt das im Hohlraum befindliche duroplastische Material Wärme von den PCBs auf das Kühlmittelrohr.

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.

Bei einer Ausführungsform ist der im Hohlraum befindliche Teil des Kühlmittelrohrs vom duroplastischen Material umgeben.

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.

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.

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.

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.

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.

Die vorliegende Erfindung lässt sich anhand der ausführlichen Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen umfassender verstehen. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Steuereinheit mit einer Duroplast- Umspritzung und gestapelten Leiterplatten, nach Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linien A-A aus Fig. 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;

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;

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;

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;

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;

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;

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;

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;

Fig. 8 eine Seitenansicht einer Steuereinheit mit einer Duroplast-Umspritzung und gestapelten Leiterplatten nach Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung;

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.

Die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform(en) ist lediglich beispielhafter Natur und soll die Erfindung, ihre Anwendung oder Verwendung in keiner Weise einschränken.

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.

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.

Die PCBs 12, 14, die Abstandshalter 16a, 16b und die

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.