CN110463364B - 电子模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电子模块，其包括支承元件和印刷电路板，其中，所述印刷电路板通过至少一个连接部固定在所述支承元件上，并且所述至少一个连接部由可硬化的介质形成。

Description

电子模块
技术领域
本发明涉及一种电子模块、一种控制器、一种用于固定印刷电路板的方法以及一种印刷电路板漆的用途。
背景技术
所讨论类型的电子模块主要用于获取、处理和/或输出信号和数据。例如在机动车中的电子模块以控制器的形式被用于协调和提供各种车辆功能。这种电子模块/控制器具有多个部件，如电阻器、线圈、电容器、集成电路(IC)、不同类型的传感器、致动器和插头等，其机械地保持在基板上并且还彼此电连接。基板通常是印刷电路板(也称为电路板或PCB，printed circuit board)。在印刷电路板上或中可设置印制电路以互连部件。作为替代方案，这些部件例如可设置在冲压光栅上并且借助其互连。这种情况的问题在于这种印刷电路板是非常复杂的构件并且故障或损伤很快会导致整个车辆的故障。尤其是引起例如电路板弯曲的机械负载必须要避免，因为印刷电路板中的允许应力非常低。通常在将印刷电路板安装到控制器的相应壳体中时就已经例如因电路板的夹紧或弯曲而超过允许的极限值。例如在将插头安装在控制器的壳体上时，在此所施加的压力可导致印刷电路板弯曲并且因此也可导致其损坏。
发明内容
因此，本发明的任务在于提供电子模块、控制器、用于固定印刷电路板的方法以及印刷电路板漆的用途，它们消除了上述缺点并且在此尤其是构成简单且成本有效的解决方案。
根据本发明，电子模块包括支承元件和印刷电路板，所述印刷电路板通过至少一个连接部固定在支承元件中和/或上，并且所述至少一个连接部由可硬化的介质形成。优选地，通过所述至少一个连接部实现材料锁合的连接。尤其是，印刷电路板无应力地固定在支承元件中和/或上。优选设置多个连接部。适宜的是，介质是包括两种状态的介质，即液态和固态、即介质已硬化的状态。适宜的是，由此可通过支承元件和印刷电路板相互之间的设置来设定连接部的尺寸或尤其是例如高度。介质有利地以液态施加并且因此可适应支承元件或印刷电路板的形状。因此换句话说，连接部不预定上述两个构件相互之间的位置或定位，而是印刷电路板或支承元件的形状和尤其是相互之间的位置决定(一个或多个)连接部的形状和位置。由此允许支承元件以理想的方式支承印刷电路板，尤其是在该固定过程中不改变印刷电路板的形状或施加负荷。印刷电路板因此不像在现有技术中、例如当印刷电路板通过螺纹连接或固定的形锁合和力锁合连接固定在支承元件上时那样被夹紧。但在当前不排除支承元件和印刷电路板也通过形锁合和/或力锁合连接、尤其是也以螺纹连接的形式相互固定。但这些优选这样设计和定位，使得印刷电路板不被夹紧。根据一种实施方式，印刷电路板例如仅在一个或两个部位上通过螺纹连接保持。当前印刷电路板(也称为电路板或PCB(printed circuit board))根据不同实施例包括至少一个或多个电子部件、如处理器、电阻器、线圈、电容器、集成电路(IC)、不同类型的传感器、致动器和插头等，这些电子部件优选机械地保持在印刷电路板上并且还彼此电连接。为此在印刷电路板上和/或中或处设置印制电路。通常这种印刷电路板从不是完全平坦的或是平面的，而是在例如约20cm的长度上具有至少几微米的高度偏差。这种本身在平直度方面的微小偏差已经可在拧紧印刷电路板时导致超过允许的弯曲应力。由此存在插头触点摩擦腐蚀、印制电路断裂和处理器故障等的风险。但由于连接部由可硬化的介质形成，因而在将印刷电路板固定在支承元件上时没有任何夹紧。此外，印刷电路板以理想的方式被支承。
根据一种实施方式，连接部填充或封闭支承元件和印刷电路板之间的空隙/间隙/侧凹。尤其是因此连接部在形状和/或位置方面这样适应印刷电路板，使得印刷电路板可无应力地固定。
根据一种实施方式，可硬化的介质例如是粘合剂，优选是在第一状态中是液体、尤其是稀薄液体的粘合剂。这种粘合剂可施加在印刷电路板和/或支承元件的不同部位上。然后在下一步骤中支承元件和印刷电路板相互设置在其上并且连接部有利地形成在支承元件和印刷电路板接近或甚至可能接触的部位上。在连接部硬化之后，支承元件和印刷电路板相互固定在其上，该固定尤其是无应力地进行。
根据一种优选实施方式，可硬化的介质是印刷电路板漆。在现有技术中，印刷电路板漆主要用于保护印刷电路板上的电子元件/电子部件免受湿气和水的侵入。在当前现在以理想的方式将本来就需要的印刷电路板漆附加地用于连接或固定印刷电路板并且也用于加固印刷电路板。这尤其是可通过用印刷电路板漆形成连接部来实现。适宜的是，印刷电路板全表面或完全被印刷电路板漆包围或润湿，这例如通过将印刷电路板浸入最初为液态的印刷电路板漆中并且优选随后滴干来实现。印刷电路板漆的选择在当前并不重要。根据要求，这可以是含硅或不含硅的印刷电路板漆。印刷电路板漆也可通过喷涂来涂覆。因此原则上可首先将印刷电路板漆施加在印刷电路板上并且随后设置支承元件。也可用印刷电路板漆(或粘合剂)润湿支承元件。优选地，将印刷电路板设置在支承元件上并且随后将它们共同浸入直至一定浸入深度，该浸入深度确保电子部件或印刷电路板本身被印刷电路板漆充分润湿。在此支承元件的一些区域也有利地被印刷电路板漆润湿，从而在介质/印刷电路板漆硬化之后所谓“自动地”形成连接部。在此有利的是涂覆薄的介质/印刷电路板漆，如最大直至1mm、优选更小的层厚度。
优选地，通过将印刷电路板和支承元件至少部分地浸入可硬化的介质中形成或构成连接部。
适宜的是，印刷电路板形锁合地设置或可设置、尤其是可插在或***支承元件中和/或上。该设置在此也可设计成相对“松动”的，因为实际的固定通过可硬化的介质实现。所述松动的设置具有不引起(弯曲)应力的优点。
适宜的是，支承元件具有至少一个钩元件，该至少一个钩元件设计用于形锁合和/或力锁合地连接到印刷电路板上，在所述形锁合和/或力锁合地连接的区域中设置至少一个连接部。这种钩或卡扣连接原则上由现有技术已知。在此问题在于，这类连接不能保证可靠的力锁合和/或形锁合。在插头安设到相应控制器上时，如此“固定”的印刷电路板可很容易弯曲。从而例如存在插头触点摩擦腐蚀、印刷导线断裂、处理器故障等的风险。但现在有利地在这些钩元件或者说钩或卡扣连接的区域中附加地设置由可硬化的材料制成的连接部，所述连接部设计用于固定上述形锁合和/或力锁合连接。尤其是因此还附加地建立材料锁合，其也在产品使用寿命期间确保形锁合和力锁合。因为可硬化的介质在第一状态中是液态的，因此它可流入钩和卡扣连接元件的可能的空隙、间隙、侧凹等中并且在硬化之后固体它们。
根据一种实施方式，支承元件和/或印刷电路板还具有附加元件，所述附加元件例如横向于或倾斜于印刷电路板平面延伸并且形成附加的侧凹、空隙或间隙，可硬化的介质可流入其中，以便提供所谓的附加“粘合表面”。
根据一种实施方式，印刷电路板包括至少一个电子部件、尤其是引脚座，在所述至少一个电子部件上、尤其是引脚座上形成至少一个连接部。适宜的是，支承元件具有相应的凸缘接头(Kragenanschluss)，其设计用于形锁合地设置在引脚座上。引脚座例如钎焊在印刷电路板上并且具有多个引脚，这些引脚横向于印刷电路板平面延伸。例如适合的插头可设置/连接到这些引脚上。在设置插头时压力作用到印刷电路板上，这会导致其弯曲并且因此超过允许的弯曲应力值或表面应力。但现在有利地在引脚座的区域中形成至少一个连接部，所述连接部将引脚座与支承元件或与支承元件的凸缘接头材料锁合地连接。就此而言，支承元件的刚度或强度可以理想的方式传递到印刷电路板上。因此在设置上述插头时不会导致印刷电路板弯曲，因为印刷电路板以理想的方式通过支承元件支承。
适宜的是，支承元件(投影到印刷电路板平面上)的外部尺寸大致相应于印刷电路板的外部尺寸。适宜的是，这样构造或设计支承元件，使得其突出于或包围印刷电路板，换句话说，印刷电路板有利地嵌入支承元件中。适宜的是，确保支承元件尽可能好地支承印刷电路板。在此这样(分布地)设置连接部，使得支承元件的强度/刚度能尽可能好地传递到印刷电路板上或使印刷电路板能尽可能好地支承在支承元件上。
适宜的是，连接部设置为分布在支承元件上、尤其是大致规则或均匀地分布。这意味着在支承元件的边缘区域和中间区域中都设有连接部，因为由此可确保印刷电路板的全表面支承。根据一种实施方式，多个连接部以矩阵形网格的形式形成。但通常连接部不规则地分布，因为其数量、位置和定位尤其是由印刷电路板和支承元件的几何形状产生。
根据一种优选实施方式，支承元件是电子模块的壳体或壳体部件、尤其是外壳。根据一种优选实施方式，电子模块是机动车、尤其是轿车的主控制器或中央控制器。这种控制器例如设置在车辆的内部空间的区域中。壳体或壳体部件为此由适合的塑料材料制成。尤其是，支承元件例如是两件式壳体的壳体壳、如上壳或下壳。
根据一种实施方式，所述壳体或壳体部件具有或形成或构成至少一个连接插座。连接插座用于设置适合的插头，该插头用于例如与前述引脚座建立电连接。上述凸缘接头适宜这样对应于刚刚提到的连接插座，使得壳体在其外侧上形成连接插座并且在其相对应的内侧上形成上述凸缘接头，该凸缘接头尤其是设计用于形锁合地设置在引脚座上。适宜的是，支承元件或壳体可包括多个这种连接插座，所述连接插座的尺寸也可不同。这同样适用于上述引脚座等。
根据一种实施方式，支承元件或壳体或壳体部件具有加固结构，并且所述加固结构包括大致垂直于印刷电路板平面延伸的支杆、腹板和/或蜂窝结构等。优选地，这种加固结构构造在支承元件的朝向印刷电路板的内侧上。支承元件或壳体或壳体部件的典型的壁厚介于约1-3mm的范围内。壳体部件优选形锁合和/或力锁合地连接，在此可使用卡扣和钩元件。必要时壳体部件也(附加地)彼此螺纹连接。另外，为了将壳体部件相互固定在其上，也可设置由可硬化的材料制成的连接部。
本发明也涉及一种控制器、尤其是机动车的主控制器，该控制器包括壳体和设置在其中的印刷电路板，所述印刷电路板通过至少一个连接部固定在壳体中和/或上，并且所述至少一个连接部由可硬化的介质形成。控制器尤其是机动车的中央或主控制器，在其优选两件式的壳体中设置所述印刷电路板。
本发明还涉及一种用于将印刷电路板固定在支承元件、尤其是壳体或壳体部件上的方法，其包括下述步骤：
-提供印刷电路板和支承元件；
-通过多个连接部将印刷电路板固定在支承元件上并且通过施加可硬化的介质形成所述连接部。
适宜的是，该方法还包括步骤：
-将印刷电路板设置、尤其是无应力地设置在支承元件中和/或上；
-将印刷电路板浸入可硬化的介质中。
就此而言，通过将印刷电路板和至少部分地也将支承元件浸入到可硬化的介质中来施加可硬化的介质，可硬化的介质优选是印刷电路板漆。作为替代方案，也可用介质/印刷电路板漆等喷涂印刷电路板和/或支承元件，涂覆原则上也可在印刷电路板和支承元件尚未相互设置在其上时进行。因为印刷电路板漆的涂覆通常本来就通过浸入印刷电路板来实现，因此特别有利的是在该工艺步骤的范围中也同时形成连接部。
适宜的是，在涂覆介质/印刷电路板漆之后也移动、如转动印刷电路板，以便使(仍然)稀薄的漆(或一般来说的介质)能够流动到印刷电路板和支承构件之间的可能的间隙、空隙等中，以便在那里在硬化之后形成连接部。
本发明还涉及印刷电路板漆的用于加固印刷电路板或用于将印刷电路板固定在支承元件、尤其是控制器的壳体上的用途。
对于根据本发明的控制器、根据本发明的方法以及根据本发明的用途，结合电子模块提到的优点和特征类似且相应地适用，反之亦然并且彼此适用。
附图说明
其它优点和特征由下述对电子模块的实施方式的说明以及相应的细节图给出。附图如下：
图1以剖视图示出控制器的透视图；
图2示出图1的控制器的连接区域的细节图；
图3示出图1的控制器的连接区域的另一细节图。
具体实施方式
图1以透视图示出包括两个支承元件10的电子模块。所示的电子模块例如是机动车、如轿车的主控制器或中央控制器，所述两个支承元件10形成控制器的壳体。壳体尤其是包括壳体上部11和壳体下部12，印刷电路板20设置在它们之间。壳体上部11包括多个连接插座14，其用于设置相应(在此未示出的)插头。通过剖视可看到控制器内部的多个引脚座22，它们焊接到印刷电路板20上。引脚座22的引脚突出到连接插座14中。虚线箭头x和y表示方向，其用于更好地理解图2和3。
图2以沿x方向的剖视图示出看向印刷电路板20的视图，该印刷电路板定义印刷电路板平面E。在印刷电路板20上设有例如钎焊上的引脚座22。在其上方设置或安置壳体上部11或支承元件10。尤其是在此可见的区域可称为凸缘接头，其允许壳体上部11通过引脚座22连接到印刷电路板20上。借助附图标记30简要绘出连接部，其由可硬化的介质形成。优选地，上述介质例如是印刷电路板漆。远离凸缘接头或壳体上部11延伸的附加元件16与引脚座22一起形成附加间隙或附加侧凹，可硬化的介质、尤其是印刷电路板漆可流入其中。通过附图标记T简要绘出可能的浸入深度。这意味着，例如将壳体上部11连同印刷电路板20一起浸入带有印刷电路板漆的容器中直至该高度，以便一方面将印刷电路板漆施加到印刷电路板20上并且另一方面——几乎自动地——一起形成连接部30。连接部30实现呈壳体上部11形式的支承元件10与印刷电路板20之间的材料锁合，由此壳体上部11的强度或刚度可传递到印刷电路板20上。当插头***连接插座14时，力沿着力方向F作用，如图2所示。该(压)力可能导致印刷电路板20弯曲。但连接部30确保壳体上部11的刚度这样传递到印刷电路板20上，使得不会发生这种弯曲。
图3示出参考图1的沿y方向的剖视图。在此也可看到引脚座22，其设置在印刷电路板20上。壳体上部11的设置通过相应的钩元件13实现。当插头设置在连接插座14中时，存在钩元件13因沿力方向F作用的压力而侧向向外退让的风险，该退让通过箭头P表示。但现在连接部30有利地固定或保持所述钩元件，从而确保可靠的力锁合和形锁合。
连接部30仅在附图中简要示出。优选地，印刷电路板20完全浸入印刷电路板漆中，由此可封闭或填充印刷电路板20和相应支承元件10之间的间隙、侧凹等并且可形成连接部30。就此而言例如参考图2，用印刷电路板漆润湿整个电路板20、引脚座22以及壳体上部11直至浸入深度T。印刷电路板20在相应支承元件10中的设置可通过简单地放入和铺放印刷电路板20实现。但尤其是由图3可见，也可设置相应的卡扣或钩元件或一般来说的形锁合和/或力锁合的连接元件，以便允许将印刷电路板20相对于相应支承元件10至少预固定。该预固定尤其是设计成无应力的并且不会导致印刷电路板20的变形。
附图标记列表
10 支承元件、壳体、壳体部件、壳体壳
11 壳体上部
12 壳体下部
13 钩元件
14 连接插座
16 附加元件
20 印刷电路板
22 电子部件、引脚座
30 连接部
E 印刷电路板平面
T 浸入深度
F 力方向
P 箭头
x、y 方向

Claims (18)

1.电子模块，包括支承元件(10)和印刷电路板(20)，其中，所述印刷电路板(20)通过多个连接部(30)固定在所述支承元件(10)中和/或上，并且所述连接部(30)由可硬化的介质形成，并且所述可硬化的介质是印刷电路板漆，所述连接部(30)填充或封闭所述支承元件(10)和所述印刷电路板(20)之间的空隙/间隙/侧凹，使得所述印刷电路板(20)无应力地固定在所述支承元件(10)中和/或上。
2.根据权利要求1所述的电子模块，其中，通过将所述印刷电路板(20)和所述支承元件(10)至少部分地浸入所述印刷电路板漆中形成所述连接部(30)。
3.根据权利要求1或2所述的电子模块，其中，所述印刷电路板(20)形锁合地可设置在所述支承元件(10)中和/或上。
4.根据权利要求1或2所述的电子模块，其中，所述印刷电路板(20)形锁合地设置在所述支承元件(10)中和/或上。
5.根据权利要求3所述的电子模块，其中，所述印刷电路板(20)可插在或可***所述支承元件(10)中和/或上。
6.根据权利要求1或2所述的电子模块，其中，所述支承元件(10)具有至少一个钩元件(13)，该至少一个钩元件设计用于形锁合地和/或力锁合地连接到所述印刷电路板(20)上，并且在形锁合地和/或力锁合地连接的区域中设置至少一个连接部(30)。
7.根据权利要求1或2所述的电子模块，其中，所述印刷电路板(20)具有至少一个电子部件(22)，并且在所述至少一个电子部件(22)上形成至少一个连接部(30)。
8.根据权利要求1或2所述的电子模块，其中，所述支承元件(10)的外部尺寸对应于所述印刷电路板(20)的外部尺寸。
9.根据权利要求1或2所述的电子模块，其中，所述支承元件(10)是该电子模块的壳体或壳体部件。
10.根据权利要求1或2所述的电子模块，其中，所述支承元件(10)是该电子模块的外壳。
11.根据权利要求9所述的电子模块，其中，所述壳体或壳体部件形成至少一个连接插座(14)。
12.根据权利要求1或2所述的电子模块，其中，所述支承元件(10)具有加固结构，并且所述加固结构包括大致垂直于印刷电路板平面(E)延伸的支杆、腹板或蜂窝结构。
13.控制器，该控制器包括壳体和设置在该壳体中的印刷电路板(20)，其中，所述印刷电路板(20)通过至少一个连接部(30)固定在所述壳体中和/或上，并且所述至少一个连接部(30)由印刷电路板漆形成；所述连接部(30)填充或封闭所述壳体和所述印刷电路板(20)之间的空隙/间隙/侧凹，使得所述印刷电路板(20)无应力地固定在所述壳体中和/或上。
14.根据权利要求13所述的控制器，其中，所述控制器是机动车的主控制器。
15.用于将印刷电路板(20)固定在支承元件(10)上的方法，包括下述步骤：
-提供印刷电路板(20)和支承元件(10)；
-通过多个连接部(30)将所述印刷电路板(20)固定在所述支承元件(10)上并且通过施加印刷电路板漆形成所述连接部(30)；
-将所述连接部(30)填充或封闭所述支承元件(10)和所述印刷电路板(20)之间的空隙/间隙/侧凹，使得所述印刷电路板(20)无应力地设置在所述支承元件(10)中和/或上。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述支承元件(10)是壳体或壳体部件。
17.根据权利要求15或16所述的方法，还包括步骤：
-将所述印刷电路板(20)浸入所述印刷电路板漆中。
18.印刷电路板漆的用途，其用于将印刷电路板(20)固定在支承元件(10)上，其中，印刷电路板漆填充或封闭所述支承元件(10)和所述印刷电路板(20)之间的空隙/间隙/侧凹，使得所述印刷电路板(20)无应力地固定在所述支承元件(10)中和/或上。
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