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Patent Searching and Data


Title:
CONTROL UNIT FOR A MOTOR VEHICLE AND METHOD FOR PRODUCING AND MEASURING THE TIGHTNESS OF A CONTROL UNIT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/047955
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a control unit (12) for a motor vehicle, having: a circuit board (10) which has a first side (14) and an edge (16), the first side (14) of the circuit board (10) being delimited by the edge (16); at least one electronic component (18) which is arranged on the first side (14) of the circuit board (10) and is electrically connected to the circuit board (10); at least one first conductor loop (20), which is arranged on the first side (14) of the circuit board (10), and at least one second conductor loop (22), which is spaced from the first conductor loop (20), the first conductor loop (20) being arranged between the edge (16) and the second conductor loop (22), and the second conductor loop (22) being arranged between the first conductor loop (20) and the at least one electronic component (18); and an encapsulation (28) of the circuit board (10), the encapsulation (28) surrounding at least the first side (14), the at least one electronic component (18), the first conductor loop (20) and the second conductor loop (22).

Inventors:
WALDA CHRISTIAN (DE)
BRUNNER JOHANNES (DE)
BOCK JOHANNES (DE)
BEART KARIN (DE)
HEINRICH JENS (DE)
Application Number:
PCT/EP2020/074331
Publication Date:
March 18, 2021
Filing Date:
September 01, 2020
Export Citation:
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Assignee:
VITESCO TECHNOLOGIES GERMANY GMBH (DE)
International Classes:
H05K1/02; H05K3/00
Foreign References:
DE202015100678U12015-02-23
DE4335879A11995-04-20
US20060281230A12006-12-14
Attorney, Agent or Firm:
WALDMANN, Alexander (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1 . Steuergerät (12) für ein Kraftfahrzeug mit einer eine erste Seite (14) und einen Rand (16) aufweisenden Leiterplatte (10), wobei die erste Seite (14) der Leiterplatte (10) durch den Rand (16) begrenzt wird, wenigstens einem auf der ersten Seite (14) der Leiterplatte (10) angeordneten und mit der Leiterplatte (10) elektrisch leitend verbundenen elektronischen Bauteil (18), wenigstens einer auf der ersten Seite (14) der Leiterplatte (10) angeordneten ersten Leiterschleife (20) und wenigstens einer zur ersten Leiterschleife (20) beabstandet angeordneten zweiten Leiterschleife (22), wobei die erste Leiterschleife (20) zwischen dem Rand (16) und der zweiten Leiterschleife (22) angeordnet ist, und die zweite Leiterschleife (22) zwischen der ersten Leiterschleife (20) und dem wenigstens einen elektronischen Bauteil (18) angeordnet ist, und einer Umspritzung (28) der Leiterplatte (10), wobei die Umspritzung (28) zumindest die erste Seite (14), das wenigstens eine elektronische Bauteil (18), die erste Leiterschleife (20) und die zweite Leiterschleife (22) umgibt.

2. Steuergerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste Leiterschleife (20) und die zweite Leiterschleife (22) geöffnet sind und jeweils mittels einer Durchkontaktierung für eine Vierpunkt-Widerstandsmessung verdrahtet sind.

3. Steuergerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (10) eine zur ersten Seite (14) beabstandet angeordnete zweite Seite (30) aufweist, die durch den Rand (16) begrenzt wird, und auf der zweiten Seite (30) eine dritte Leiterschleife (32) und eine zur dritten Leiterschleife (32) beabstandet angeordnete vierte Leiterschleife (34) angeordnet sind, wobei die dritte Leiterschleife (32) zwischen dem Rand (16) und der vierten Leiterschleife (34) angeordnet ist.

4. Steuergerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (10) über eine Zwischenschicht (36) auf einer Grundplatte (38) angeordnet ist, wobei die Zwischenschicht (36) zwischen der zweiten Seite (30) und der Grundplatte (38) angeordnet ist.

5. Steuergerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Grundplatte (38) eine Öffnung (40) derart angeordnet und/oder ausgebildet ist, dass Kontaktpunkte (24) der dritten und vierten Leiterschleife (32, 34) und/oder bei einer Durchkontaktierung der ersten und zweiten Leiterschleife (20, 22) zur zweiten Seite (30) Kontaktpunkte (24) der ersten und zweiten Leiterschleife (20, 22) über die Öffnung (40) zugänglich sind.

6. Steuergerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Leiterschleife (20) und/oder die zweite Leiterschleife (22) und/oder die dritte Leiterschleife (32) und/oder die vierte Leiterschleife (34) Silber, Messing, Kupfer und/oder eine Silberlegierung aufweist.

7. Steuergerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Breite und/oder Dicke der ersten Leiterschleife (20) der zweiten Leiterschleife (22), der dritten Leiterschleife (32) und/oder der vierten Leiterschleife (34) kleiner 500 pm ist.

8. Verfahren zur Herstellung und Messung der Dichtigkeit eines Steuergeräts (12) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Steuergerät (12) in ein elektrisch leitfähiges Medium eingetaucht wird, und

- ein Isolationswiderstand zwischen der ersten Leiterschleife (20) und der zweiten Leiterschleife (22) gemessen wird, und/oder

- ein Isolationswiderstand der ersten Leiterschleife (20) gegenüber dem elektrisch leitfähigen Medium gemessen wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass

- ein Isolationswiderstand zwischen der dritten Leiterschleife (32) und der vierten Leiterschleife (34) gemessen wird, und/oder

- ein Isolationswiderstand der dritten Leiterschleife (32) gegenüber dem elektrisch leitfähigen Medium gemessen wird. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolationswiderstand zwischen der ersten Leiterschleife (20) und der zweiten Leiterschleife (22), und/oder zwischen der dritten Leiterschleife (32) und der vierten Leiterschleife (34), und/oder der Isolationswiderstand zwischen der ersten Leiterschleife (20) und dem elektrisch leitfähigen Medium, und/oder der Isolationswiderstand zwischen der dritten Leiterschleife (32) und dem elektrisch leitfähigen Medium während des Eintauchvorgangs oder nach dem Eintauchvorgang des Steuergeräts (12) in das elektrisch leitfähige Medium ermittelt wird.

11. Kraftfahrzeug mit einem Steuergerät (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.

Description:
Beschreibung

Steuergerät für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zur Herstellung und Messung der Dichtigkeit eines Steuergeräts

Die Erfindung betrifft ein Steuergerät für ein Kraftfahrzeug, wobei das Steuergerät eine umspritzte bzw. overmoldete Leiterplatte aufweist, und auf der Leiterplatte eine Mehrzahl von Leiterschleifen ausgebildet sind, wobei ein Isolationswiderstand zwischen den Leiterschleifen messbar ist, um die Dichtigkeit bzw. den Haftverbund zwischen der Umspritzung und der Leiterplatte erfassen zu können.

Bekannt sind Steuergerät, die ein Gehäuse aufweisen, und innerhalb des Gehäuses eine Leiterplatte angeordnet ist. Derartige Steuergeräte können aufgrund des Gehäuses eine erhöhte Dichtigkeit aufweisen. Im Zuge von Gewichtseinsparungen und zur Reduktion von Bauteilabmessungen werden Steuergeräte bzw. deren Leiterplatten in der Regel mit einem Kunststoff umspritzt und somit mit mediendicht gegenüber äußeren Einflüssen ausgebildet. Sollte der Haftverbund zwischen der Leiterplatte und der Umspritzung jedoch nachlassen, kann sich ein Spalt zwischen der Leiterplatte und der Umspritzung ausbilden. Durch diesen Spalt kann ein korrosives Medium, beispielsweise ein Öl, eindringen und eine Kontaktierung der auf der Leiterplatte angeordneten elektronischen Bauteile schädigen, wodurch das Steuergerät plötzlich und unerwartet ausfallen kann. Einen reduzierten Haftverbund zwischen der Leiterplatte und der Umspritzung gilt es somit zu vermeiden und frühestmöglich nachzuweisen. Insbesondere liegt ein Bestreben darin, bereits während der Herstellung der Steuergeräte den Haftverbund zwischen der Umspritzung und der Leiterplatte zu kontrollieren, so dass keine Steuergeräte mit einem reduzierten Haftverbund zwischen der Umspritzung und der Leiterplatte ausgeliefert werden.

Es ist die Aufgabe der Erfindung ein Steuergerät für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, das einen sicheren Haftverbund zwischen einer Umspritzung und er Leiterplatte aufweist und/oder ein Verfahren bereitzustellen, mit dem ein reduzierter Haftverbund zwischen der Umspritzung und der Leiterplatte bereits während des Herstellungsprozesses des Steuergeräts ermittelbar und/oder feststellbar ist.

Die Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren angegeben, wobei jedes Merkmal sowohl einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen kann.

Erfindungsgemäß ist ein Steuergerät für ein Kraftfahrzeug vorgesehen, mit einer eine erste Seite und einen Rand aufweisenden Leiterplatte, wobei die erste Seite der Leiterplatte durch den Rand begrenzt wird, wenigstens einem auf der ersten Seite der Leiterplatte angeordneten und mit der Leiterplatte elektrisch leitend verbundenen elektronischen Bauteil, wenigstens eine auf der ersten Seite der Leiterplatte angeordneten ersten Leiterschleife und wenigstens einer zur ersten Leiterschleife beabstandet angeordneten zweiten Leiterschleife, wobei die erste Leiterschleife zwischen dem Rand und der zweiten Leiterschleife angeordnet ist, und die zweite Leiterschleife zwischen der ersten Leiterschleife und dem wenigstens einen elektronischen Bauteil angeordnet ist, und einer Umspritzung der Leiterplatte, wobei die Umspritzung zumindest die erste Seite, das wenigstens eine elektronische Bauteil, die erste Leiterschleife und die zweite Leiterschleife umgibt.

Mit anderen Worten ist es ein Aspekt der vorliegenden Erfindung, dass ein Steuergerät für ein Kraftfahrzeug bereitgestellt wird, das zumindest eine Leiterplatte aufweist. Die Leiterplatte weist eine erste Seite auf. Die erste Seite wird für gewöhnlich auch als Oberseite bezeichnet. Die Leiterplatte weist zudem einen Rand auf, der die erste Seite der Leiterplatte begrenzt. Der Rand kann somit vorzugsweise auch als Kante bezeichnet werden. Der Rand stellt somit einen äußeren Abschluss der äußeren Leiterplatte dar.

Auf der ersten Seite der Leiterplatte ist zumindest ein elektronisches Bauteil angeordnet und mit der Leiterplatte elektrisch leitend verbunden. In der Regel weist die erste Seite der Leiterplatte eine Mehrzahl von zueinander beabstandet angeordneten elektronischen Bauteilen auf der ersten Seite auf. Die elektronischen Bauteile werden für gewöhnlich auch als elektronische Bausteine bezeichnet.

Weiterhin ist vorgesehen, dass auf der ersten Seite der Leiterplatte wenigstens eine erste Leiterschleife und eine zur ersten Leiterschleife beabstandet angeordnete zweite Leiterschleife angeordnet sind. Die erste Leiterschleife und die zweite Leiterschleife sind in einer Richtung parallel zur Ebene der Leiterplatte zueinander beabstandet angeordnet. Die erste Leiterschleife ist zwischen dem Rand der Leiterplatte und der zweiten Leiterschleife ausgebildet. Die zweite Leiterschleife ist zwischen der ersten Leiterschleife und dem wenigstens einen elektronischen Bauteil angeordnet. Demnach sind sowohl die erste Leiterschleife als auch die zweite Leiterschleife zwischen dem Rand der Leiterplatte und dem elektronischen Bauteil angeordnet.

Zudem ist vorgesehen, dass die erste Seite der Leiterplatte umspritzt ist. Das Umspritzen der Leiterplatte wird auch als „overmolden“ bezeichnet. Die Umspritzung ist derart ausgebildet, dass sie zumindest das elektronische Bauteil, die erste Leiterschleife und die zweite Leiterschleife umgibt. Ist der Haftverbund, zwischen der Umspritzung und der ersten Seite der Leiterplatte reduziert, so kann sich ein kleiner Spalt zwischen der Umspritzung und der Leiterplatte ausbilden. Wird nun das Steuergerät in ein leitfähiges Medium, beispielsweise einen Elektrolyten eingetaucht, kann das elektrisch leitfähige Medium in den Spalt eindringen und eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der ersten Leiterschleife und der zweiten Leiterschleife bereitstellen, sodass der Isolationswiderstand zwischen der ersten Leiterschleife und der zweiten Leiterschleife reduziert ist. Ebenso ist es denkbar, dass beispielsweise der Isolationswiderstand der ersten Leiterschleife gegenüber dem elektrisch leitfähigen Medium gemessen und/oder ermittelt wird. Auf diese Weise wird ein Steuergerät für ein Kraftfahrzeug bereitgestellt, bei dem ein reduzierter Haftverbund zwischen der Umspritzung und der Leiterplatte bereits während der Herstellung des Steuergeräts durch ein Messen des Isolationswiderstands zwischen der ersten Leiterschleife und der zweiten Leiterschleife oder durch ein Messen des Isolationswiderstands der ersten Leiterschleife gegenüber dem elektrisch leitfähigen Medium ermittelt werden kann. Somit kann die Qualitätsüberwachung des Herstellungsprozesses der Steuergeräte erhöht werden.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass die erste Leiterschleife und die zweite Leiterschleife geöffnet sind und jeweils mittels einer Durchkontaktierung für eine Vier-Punkt-Widerstandsmessung verdrahtet sind. Mit anderen Worten weisen sowohl die erste Leiterschleife und die zweite Leiterschleife jeweils Kontaktpunkte auf. Diese Kontaktpunkte sind durchkontaktiert. Dies bedeutet, dass die Kontaktpunkte durch die Leiterplatte bis zu einer zweiten Seite der Leiterplatte durchkontaktiert bzw. geführt sind. Die zweite Seite ist verschieden von der ersten Seite. Vorzugsweise ist die erste Seite beabstandet zur zweiten Seite ausgebildet. Die erste Seite und die zweite Seite können parallel zueinander ausgebildet sein. Über die Durchkontaktierung der Kontaktpunkte der ersten Leiterschleife und der zweiten Leiterschleife kann der Isolationswiderstand zwischen der ersten Leiterschleife und der zweiten Leiterschleife ausgehend von der zweiten Seite der Leiterplatte erfolgen. Auf diese Weise kann eine Schwächung der Umspritzung auf der ersten Seite für eine Messung des Isolationswiderstands zwischen der ersten Leiterschleife und der zweiten Leiterschleife oder für einem Messung des Isolationswiderstands der ersten Leiterschleife zum elektrisch leitfähigen Medium vermieden werden, da die Umspritzung von der zweiten Seite der Leiterplatte erfolgt.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Leiterplatte eine zur ersten Seite beabstandet angeordnete zweite Seite aufweist, die durch den Rand begrenzt wird, und auf der zweiten Seite eine dritte Leiterschleife und eine zur dritten Leiterschleife beabstandet angeordnete vierte Leiterschleife angeordnet sind, wobei die dritte Leiterschleife zwischen dem Rand und der vierten Leiterschleife angeordnet ist. Mit anderen Worten sind auf der zweiten Seite, analog zur ersten Seite, zwei Leiterschleifen ausgebildet, die nebeneinander angeordnet sind, sodass auch ein Isolationswiderstand zwischen den Leiterschleifen auf der zweiten Seite gemessen werden kann und/oder zwischen der dritten Leiterschleife und dem elektrisch leitfähigen Medium. Vorzugsweise weisen die dritte Leiterschleife und die vierte Leiterschleife Kontaktpunkte auf, über die eine elektrische Spannung an die jeweilige Leiterschleife angelegt werden kann, um den Isolationswiderstand zwischen der dritten Leiterschleife und der vierten Leiterschleife zu messen.

Der Abstand zwischen der auf der ersten Seite angeordneten ersten Leiterschleifen und der zweiten Leiterschleife und/oder der auf der zweiten Seite angeordneten dritten Leiterschleife und vierten Leiterschleife ist vorzugsweise größer 100 pm und kleiner 750 pm, bevorzugt größer 150 pm und kleiner 500 pm, wobei die Grenzen mit inbegriffen sind. Der Abstand der ersten Leiterschleife zur zweiten Leiterschleife kann verschieden vom Abstand der dritten Leiterschleife zur vierten Leiterschleife sein. Denkbar ist aber auch, dass der Abstand zwischen der ersten Leiterschleife und der zweiten Leiterschleife gleich dem Abstand zwischen der dritten Leiterschleife und der vierten Leiterschleife ist.

Grundsätzlich kann vorgesehen sein, dass sowohl die erste Seite als auch die zweite Seite der Leiterplatte umspritzt sind. Mit anderen Worten kann vorgesehen sein, dass die auf der ersten Seite angeordnete erste Leiterschleife und die zweite Leiterschleife umspritzt oder overmolded sind, und die auf der zweiten Seite angeordnete dritte Leiterschleife und die vierte Leiterschleife umspritzt oder overmolded sind. Das Material zur Umspritzung der ersten Seite und der zweiten Seite kann gleich sein. Denkbar ist aber auch, dass die erste Seite mit einem ersten Material umspritzt ist, und die zweite Seite mit einem von dem ersten Material verschiedenen zweiten Material umspritzt ist.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass die Leiterplatte über eine Zwischenschicht auf der Grundplatte angeordnet ist, wobei die Zwischenschicht zwischen der zweiten Seite und der Grundplatte angeordnet ist. Die Zwischenschicht kann vorzugsweise als Wärmeleitkleber und/oder als Laminat und/oder als No-flow Prepreg ausgebildet sein. Die Grundplatte ist vorzugsweise aus Aluminium ausgebildet, so dass über die Grundplatte Wärme abgeführt werden kann. Die Grundplatte kann somit auch als Kühlkörper angesehen werden und/oder ausgebildet sein. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass in der Grundplatte eine Ausnehmung und/oder Öffnung derart angeordnet und/oder ausgebildet ist, dass Kontaktpunkte der zweiten Leiterschleife und/oder Kontaktpunkte einer Durchkontaktierung der ersten Leiterschleife zur zweiten Seite über die Öffnung zugänglich sind. Auf diese Weise wird ein Zugang zu den Kontaktpunkten der Leiterschleifen bereitgestellt, so dass an die Kontaktpunkte der jeweiligen Leiterschleife eine elektrische Spannung angelegt werden kann, um beispielsweise den Isolationswiderstand zwischen der ersten Leiterschleife und der zweiten Leiterschleife, und/oder zwischen der dritten Leiterschleife und der vierten Leiterschleife, und/oder zwischen der ersten Leiterschleife und dem elektrisch leitfähigen Medium, und/oder zwischen der dritten Leiterschleife und dem elektrisch leitfähigen Medium zu ermitteln.

Denkbar ist, dass die Kontaktpunkte der auf der ersten Seite der Leiterplatte ausgebildeten ersten Leiterschleife und der zweiten Leiterschleife von der ersten Seite aus zugänglich sind, um mit einer elektrischen Spannung beaufschlagt zu werden. Hierzu ist vorgesehen, dass die Umspritzung im Bereich der Kontaktpunkte der ersten Leiterschleife und der zweiten Leiterschleife auf der ersten Seite der Leiterplatte ausgespart sind, so dass die Kontaktpunkte zugänglich sind und für eine Vierpunkt-Widerstandsmessung mit einer elektrischen Spannung beaufschlagt werden können.

Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass Kontaktpunkte der ersten Leiterschleife, der zweiten Leiterschleife, der dritten Leiterschleife und/oder der vierten Leiterschleife über einen Steckverbinder und/oder einen Stecker der Leiterplatte mit einer elektrischen Spannung beaufschlagbar sind, um den Isolationswiderstand zwischen den jeweiligen benachbarten Leiterschleifen auf einer Seite der Leiterplatte ermitteln und/oder messen zu können. Auf diese Weise kann neben einer elektrischen Kontaktierung der Leiterplatte über den Steckverbinder auch eine elektrische Kontaktierung der Leiterschleifen erfolgen.

Grundsätzlich können die Leiterschleifen derart leitfähig ausgebildet sein, dass ein Isolationswiderstand der jeweiligen Leiterschleife messbar ist, vorzugsweise gegenüber einem elektrisch leitfähigen Medium und/oder zwischen den jeweils nebeneinander angeordneten Leiterschleifen einer Seite der Leiterplatte. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass die erste Leiterschleife und/oder die zweite Leiterschleife und/oder die dritte Leiterschleife und/oder die vierte Leiterschleife Silber, Messing, Kupfer und/oder eine Silberlegierung aufweist. Kupfer ist ein guter und preiswerter Stromleiter, sodass über die Kontaktpunkte der jeweiligen Leiterschleife eine elektrische Spannung an die jeweilige Leiterschleife angelegt werden kann, um beispielsweise den Isolationswiderstand zwischen den jeweiligen Leiterschleifen einer Seite der Leiterplatte ermitteln zu können. Zudem können die Kosten des Steuergeräts reduziert werden, da Kupfer ein preiswerter Stromleiter ist.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Breite und/oder Dicke der ersten Leiterschleife, der zweiten Leiterschleife, der dritten Leiterschleife und/oder der vierten Leiterschleife < 500 pm, vorzugsweise < 250 pm und besonders bevorzugt < 100 pm ist, wobei die Grenzen jeweils inbegriffen sind.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass das Steuergerät gehäusefrei ausgebildet ist. Mit anderen Worten ist die Leiterplatte mit dem darauf angeordneten elektronischen Bauteil nicht durch ein Gehäusewandungen aufweisendes Gehäuseteil umgeben, um dieses vor äußeren Einflüssen, wie beispielsweise einem korrosiven Medium, zu schützen. Vielmehr ist das Steuergerät bzw. die Leiterplatte des Steuergeräts mit dem darauf angeordneten elektronischen Bauteilen durch die Umspritzung vor äußeren Medien geschützt. Durch die gehäusefreie Ausbildung können sowohl die Herstellungskosten des Steuergeräts als auch der Bauraum des Steuergeräts reduziert werden.

Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zur Herstellung und Messung der Dichtigkeit des erfindungsgemäßen Steuergeräts, wobei das Steuergerät nach dessen Herstellung in ein elektrisch leitfähiges Medium, vorzugsweise eine Elektrolytlösung, eingetaucht wird, und ein Isolationswiderstand zwischen der ersten Leiterschleife und der zweiten Leiterschleife und/oder zwischen der ersten Leiterschleife und dem elektrisch leifähigen Medium gemessen wird. Mit anderen Worten wird das erfindungsgemäße Steuergerät in ein elektrisch leitfähiges Medium, wie beispielsweise eine Elektrolytlösung, eingetaucht. Zudem wird beispielsweise eine elektrische Spannung an die Leiterschleifen der ersten Seite und/oder der zweiten Seite angelegt, um den Isolationswiderstand zwischen den jeweiligen Leiterschleifen der ersten Seite oder der zweiten Seite der Leiterplatte zu messen. Denkbar ist auch, dass eine elektrische Spannung an die erste Leiterschleife oder die dritte Leiterschleife angelegt wird, um den Isolationswiderstand zwischen der erste Leiterschleife und dem elektrisch leitfähigen Medium und/oder der dritten Leiterschleife und dem elektrisch leitfähigen Medium zu ermitteln. Ist der Haftverbund zwischen der Umspritzung und der Leiterplatte reduziert, kann sich ein Spalt zwischen der Umspritzung und der Leiterplatte ausbilden. Dies führt dazu, das der Elektrolyt bzw. das leitfähige Medium über diesen Spalt zwischen der Umspritzung und der Leiterplatte eindringen kann. Das elektrisch leitfähige Medium bzw. der Elektrolyt kann derart in den Spalt Vordringen, so dass er die erste Leiterschleife und die zweite Leiterschleife und/oder die dritte Leiterschleife und die vierte Leiterschleife miteinander elektrisch leitend verbindet, so dass der Isolationswiderstand zwischen den jeweiligen Leiterschleifen einer Seite der Leiterplatte reduziert ist. Dies ist ein Indiz dafür, dass der Haftverbund zwischen der Umspritzung und der Leiterplatte reduziert ist, und das Steuergerät nicht ausgeliefert werden sollte. Auf diese Weise können Produktionsfehler frühzeitig erkannt werden, um risikobehaftete Teile auszusortieren. Somit kann einer erhöhte Qualitätsüberwachung bereitgestellt werden.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass der Isolationswiderstand zwischen der dritten Leiterschleife und der vierten Leiterschleife gemessen wird. Je nachdem, ob der Isolationswiderstand auf der ersten Seite oder der zweiten Seite der Leiterplatte reduziert ist, kann ermittelt werden, wo genau der reduzierte Haftverbund vorliegt, um Anpassungen bei der Umspritzung an die Leiterplatte bzw. an die Grundplatte vornehmen zu können. Denkbar ist auch, dass der Isolationswiderstand zwischen der ersten Leiterschleife und dem elektrisch leitfähigen Medium und/oder zwischen der dritten Leiterschleife und dem elektrisch leitfähigen Medium gemessen und/oder ermittelt wird.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Isolationswiderstand zwischen der ersten Leiterschleife und der zweiten Leiterschleife und/oder zwischen der dritten Leiterschleife und der vierten Leiterschleife und/oder zwischen der ersten Leiterschleife und dem elektrisch leitfähigen Medium und/oder zwischen der dritten Leiterschleife und dem elektrisch leitfähigen Medium während des Eintauchvorgangs oder nach dem Eintauchvorgang des Steuergeräts in das elektrisch leitfähige Medium, bzw. in die Elektrolytlösung, ermittelt wird. Grundsätzlich ist es demnach möglich, dass der Isolationswiderstand zwischen den Leiterschleifen einer Seite der Leiterplatte, oder einer Leiterschleife der jeweiligen Seite gegenüber dem elektrisch leitfähigen Medium während des Eintauchvorgangs ermittelt wird. Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass der Isolationswiderstand zwischen den Leiterschleifen der jeweiligen Seite bzw. einer Leiterschleife der Seiten gegenüber dem elektrisch leitfähigen Medium nach dem Eintauchvorgang des Steuergeräts in das elektrisch leitfähige Medium, bzw. in die Elektrolytlösung, ermittelt wird. Dabei muss lediglich sichergestellt werden, dass die Kontaktpunkte bzw. Kontaktpads der jeweiligen Leiterschleife frei von der Elektrolytlösung sind. Dieses Verfahren ist bevorzugt, da es losgelöst von dem Eintauchvorgang des Steuergeräts in das elektrisch leitfähige Medium erfolgen kann.

Die Erfindung betrifft zudem ein Kraftfahrzeug mit dem erfindungsgemäßen Steuergerät.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie den nachfolgenden Ausführungsbeispielen. Die Ausführungsbeispiele sind nicht als einschränkend, sondern vielmehr als beispielhaft zu verstehen. Sie sollen den Fachmann in die Lage versetzen, die Erfindung auszuführen. Die Anmelderin behält sich vor, einzelne oder mehrere der in den Ausführungsbeispielen offenbarten Merkmale zum Gegenstand von Patentansprüchen zu machen oder solche Merkmale in bestehende Patentansprüche aufzunehmen. Die Ausführungsbeispiele werden anhand von Figuren näher erläutert.

In diesen zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Leiterplatte eines Steuergeräts gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 ein Schnitt durch die in Fig. 1 gezeigte Leiterplatte des Steuergeräts;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch die Leiterplatte des Steuergeräts gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 4 einen Längsschnitt durch die Leiterplatte des Steuergeräts gemäß einem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 5 ein Verfahren zur Ermittlung des Isolationswiderstands.

In Fig. 1 ist eine Draufsicht auf eine Leiterplatte 10 eines Steuergeräts 12 für ein Kraftfahrzeug gezeigt. Die Leiterplatte 10 weist eine erste Seite 14 und einen Rand 16 auf. Die erste Seite 14 ist beispielsweise die Oberseite der Leiterplatte 10. Der Rand 16 begrenzt die erste Seite 14 der Leiterplatte 10 bzw. die Leiterplatte 10. Mit anderen Worten ist der Rand 16 eine Außenkante der Leiterplatte 10. Auf der ersten Seite 14 der Leiterplatte 10 sind eine Mehrzahl elektronischer Bauteil 18 angeordnet. Die elektronischen Bauteile 18 sind sowohl mechanisch als auch elektrisch leitend mit der Leiterplatte 10 verbunden. Weiterhin ist ersichtlich, dass auf der ersten Seite 14 der Leiterplatte 10 eine erste Leiterschleife 20 und eine zweite Leiterschleife 22 angeordnet sind, wobei die erste Leiterschleife 20 zwischen dem Rand 16 und der zweiten Leiterschleife 22 angeordnet ist, und die zweite Leiterschleife 22 zwischen der ersten Leiterschleife 20 und den elektronischen Bauteilen 18 angeordnet ist. Mit anderen Worten liegen die beiden Leiterschleifen 20, 22 zwischen dem Rand 16 und den elektronischen Bauteilen 18, wobei die erste Leiterschleife 20 gegenüber der zweiten Leiterschleife 22 einen reduzierten Abstand zum Rand 16 aufweist. Sowohl die erste Leiterschleife 20 als auch die zweite Leiterschleife 22 sind jeweils als geöffnete Leiterschleife ausgebildet und weisen an ihren jeweiligen Enden Kontaktpunkte 24 auf, zur Beaufschlagung der jeweiligen Leiterschleife 20, 22 mit einer elektrischen Spannung. In Fig. 2 ist ein Schnitt durch die in Fig. 1 gezeigte Leiterplatte 10 des Steuergeräts 12 gezeigt. Die Leiterplatte 10 ist als Mehrschichtleiterplatte ausgebildet und weist in einer Richtung senkrecht zur Ebene der Leiterplatte 10 eine Mehrzahl zueinander beabstandet angeordneter Leiterbahnen 26 auf. Auf der ersten Seite 14 der Leiterplatte 10 sind die elektronischen Bauteil 18 angeordnet. Nahe des Randes 16 der ersten Seite 14 der Leiterplatte 10 ist die erste Leiterschleife 20 ausgebildet. Beabstandet zur ersten Leiterschleife 20 ist die zweite Leiterschleife 22 auf der ersten Seite 14 der Leiterplatte 10 angeordnet, wobei die zweite Leiterschleife 22 gegenüber der ersten Leiterschleife 20 einen größeren Abstand zum Rand 16 der Leiterplatte 10 aufweist. Auf der ersten Seite 14 der Leiterplatte 10 ist eine Umspritzung 28 angeordnet, wobei die Umspritzung 28 auch als „overmold“ bezeichnet wird. Die Umspritzung 28 ist derart ausgebildet, dass wenigstens die elektronischen Bauteile 18 die erste Leiterschleife 20 und die zweite Leiterschleife 22 auf der ersten Seite 14 der Leiterplatte 10 umspritzt sind. Die Umspritzung 28 kann beispielsweise ein Kunststoff, ein Kunstharz oder ein Resin sein. Auf diese Weise kann eine Kontaktierung der elektronischen Bauteile 18 auf der Leiterplatte 10 vor äußeren Medien geschützt werden. Ebenso sind die Leiterschleifen 20, 22 vor äußeren Medien geschützt.

Gegenüber der zweiten Leiterschleife 22 weist die erste Leiterschleife 20 einen reduzierten Abstand zum Rand 16 auf. Die erste Leiterschleife 20 und die zweite Leiterschleife 22 sind in einer Richtung parallel zur Ebene der Leiterplatte 10 voneinander beabstandet. Zwischen der ersten Leiterschleife 20 und der zweiten Leiterschleife 22 ist die Umspritzung ausgebildet, die auch bis zur ersten Seite 14 der Leiterplatte 10 geführt ist.

Um den Haftverbund der Umspritzung 28 mit der Leiterplatte 10 zu überprüfen, wird das Steuergerät 12 bzw. die umspritzte Leiterplatte 10 in ein leitfähiges Medium, vorzugsweise eine Elektrolytlösung, getaucht. Ist der Haftverbund zwischen der Umspritzung 28 und der Leiterplatte 10 reduziert, so bildet sich zwischen der Umspritzung 28 und der ersten Seite 14 ein Spalt aus. In diesen Spalt kann das leitfähige Medium eindringen. Ist der Spalt derart ausgebildet, dass dieser bis zur zweiten Leiterschleife 22 führt, so dringt das leitfähige Medium in den Spalt ein und stellt eine leitfähige Verbindung zwischen der ersten Leiterschleife 20 und der zweiten Leiterschleife 22 her. Wird nun der Isolationswiderstand zwischen der ersten Leiterschleife 20 und der zweiten Leiterschleife 22 gemessen, und ist dieser reduziert, so ist dies ein Indiz dafür, dass der Haftverbund zwischen der Umspritzung 28 und der Leiterplatte 10 reduziert bzw. geschädigt ist. Der reduzierte Isolationswiderstand ist somit ein Indiz dafür, dass das Steuergerät 12 aussortiert werden sollte. Somit kann die Qualitätsüberwachung der Umspritzung sichergestellt werden.

In Fig. 3 ist ein Schnitt durch die aus Fig. 2 bekannte Leiterplatte 10 gezeigt, wobei die Leiterplatte 10 eine zur ersten Seite 14 beabstandet angeordnete zweite Seite 30 aufweist. Auf der zweiten Seite 30 sind eine dritte Leiterschleife 32 und eine vierte Leiterschleife 34 zueinander beabstandet angeordnet. Dabei ist vorgesehen, dass die dritte Leiterschleife 32 zwischen der vierten Leiterschleife 34 und dem Rand 16 der Leiterplatte 10 angeordnet und/oder ausgebildet ist. Die dritte Leiterschleife 32 und die vierte Leiterschleife 34 sind jeweils als offene Leiterschleifen ausgebildet und weisen auf der zweiten Seite 30 entsprechende Kontaktpunkte zur Beaufschlagung der jeweiligen Leiterschleife 32, 34 mit einer elektrischen Spannung auf, um den Isolationswiderstand zwischen den Leiterschleifen 32, 34 der zweiten Seite 30 zu messen.

Die Leiterplatte 10 ist über eine Zwischenschicht 36, die vorzugsweise als Wärmeleitkleber ausgebildet ist, auf einer Grundplatte 38 stoffschlüssig angeordnet. Die Grundplatte 38 ist vorzugsweise aus Aluminium ausgebildet und dient als Kühlkörper des Steuergerätes 12. Weiterhin ist ersichtlich, dass die erste Leiterschleife 20 und die zweite Leiterschleife 22 eine Durchkontaktierung aufweisen, so dass die Anschlusskontakte bzw. Kontaktpunkte der ersten Leiterschleife 20 und der zweiten Leiterschleife 22 von der ersten Seite 14 der Leiterplatte 10 zur zweiten Seite 30 der Leiterplatte 10 geführt sind. Die Grundplatte 38 weist eine Öffnung 40 auf, die derart angeordnet und/oder ausgebildet ist, dass die Kontaktpunkte 24 freiliegen. Somit wird ein Zugang zu den Kontaktpunkten 24 über die Öffnung 40 bereitgestellt, um die erste Leiterschleife 20 und die zweite Leiterschleife 22 mit einer elektrischen Spannung zu beaufschlagen, um den Isolationswiderstand zwischen den beiden Leiterschleifen 20, 22 auf der ersten Seite 14 der Leiterplatte 10 zu erfassen bzw. zu messen. Obwohl nicht gezeigt, sind auch die Kontaktpunkte der dritten Leiterschleife 32 und der vierten Leiterschleife 34 über die Öffnung 40 zugänglich, um die Leiterschleifen 32, 34 der zweiten Seite 30 mit einer elektrischen Spannung zu beaufschlagen, um den Isolationswiderstand zwischen den beiden auf der zweiten Seite 30 angeordneten Leiterschleifen 32, 34 zu erfassen bzw. zu messen.

In Fig. 4 ist ein Längsschnitt durch die Leiterplatte 10 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel gezeigt. Die Leiterplatte 10 weist sowohl auf der ersten Seite 14 als auch auf der zweiten Seite 28 jeweils eine Mehrzahl elektronischer Bauteile 18 auf. Auf der ersten Seite 14 sind im Abstand zum Rand 16 die erste Leiterschleife 20 und die zweite Leiterschleife 22 angeordnet. Gegenüber der zweiten Leiterschleife 22 weist die erste Leiterschleife 20 einen reduzierten Abstand zum Rand 16 auf. Der Abstand zwischen ersten Leiterschleife 20 und der zweiten Leiterschleife 22 beträgt im vorliegenden Ausführungsbeispiel 500 pm.

Auf der zweiten Seiten 30 sind beabstandet zum Rand 16 die dritte Leiterschleife 32 und die vierte Leiterschleife 34 angeordnet, wobei der Abstand der dritten Leiterschleife 32 zum Rand 16 kleiner ist als der Abstand der vierten Leiterschleife 34 zum Rand 16. Der Abstand zwischen der dritten Leiterschleife 32 und der vierten Leiterschleife 34 beträgt 500 pm. Sowohl die erste Seite 14 als auch die zweite Seite 30 der Leiterplatte 10 sind mit einer Umspritzung 28 vor äußeren Medien geschützt. Die Kontaktpunkte 24 der ersten Leiterschleife 20, der zweiten Leiterschleife 22, der dritten Leiterschleife 32 und der vierten Leiterschleife 34 sind über einen nicht dargestellten Steckverbinder der Leiterplatte 10 mit einer elektrischen Spannung beaufschlagbar, um den Isolationswiderstand der Leiterschleifen erfassen und/oder ermitteln zu können.

In Fig. 5 ist ein Verfahren zu Messung der Dichtheit eines Steuergerätes gezeigt. In einem ersten Schritt S100 wird eine umspritzte Leiterplatte 10 eines Steuergerätes 12 bereitgestellt, wobei auf einer ersten Seite 14 der Leiterplatte 10 eine erste Leiterschleife 20 und eine zur ersten Leiterschleife 20 beabstandet angeordnete zweite Leiterschleife 22 angeordnet sind.

In einem zweiten Schritt S200 wird das Steuergerät 12 bzw. die umspritzte Leiterplatte 10 ein elektrisch leitfähiges Medium, beispielsweise eine Elektrolytflüssigkeit eingetaucht.

In einem dritten Schritt S300 wird der Isolationswiderstand zwischen der ersten Leiterschleife 20 und der zweiten Leiterschleife 22 ermittelt. Ist der Isolationswiderstand zwischen der ersten Leiterschleife 20 und der zweiten Leiterschleife 22 reduziert bzw. gleich Null so ist dies ein Indiz dafür, dass der Haftverbund zwischen der Umspritzung 28 und der Leiterplatte 10 reduziert ist, und der Elektrolyt über einen zwischen der Umspritzung 28 und der ersten Seite 14 der Leiterplatte 10 ausgebildeten Spalt eingedrungen ist. Denkbar ist auch, dass der Isolationswiderstand zwischen der ersten Leiterschleife 20 und dem elektrisch leitfähigen Medium ermittelt wird.

Somit wird ein Verfahren bereitgestellt, mit dem in einfacher Weise der Haftverbund einer Umspritzung 28 eines gehäuselosen Steuergeräts 12 überprüft werden kann. Somit kann bereits während des Herstellungsverfahrens die Gefahr reduziert werden, dass fehlerhafte Steuergeräte 12 ausgeliefert werden.




 
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