DE10134152A1 - Steuergerät - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Steuergerät DOLLAR A - mit mindestens einer Leiterplatte; DOLLAR A - mit mindestens einem Mikroprozessor, der auf der Leiterplatte angeordnet ist; DOLLAR A - mit einem Deckel, der zusammen mit der Leiterplatte einen Innenraum umschließt. DOLLAR A Die Erfindung ist gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: DOLLAR A - Der Deckel umfaßt eine Einschnürung; DOLLAR A - die Einschnürung ist derart gestaltet, daß sie den Innenraum neben dem Mikroprozessor einschnürt.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Steueergerät gemäß des Oberbegriffes des Anspruches 1.
• Ein Steuergerät ist Teil einer gesteuerten elektronischen Anlage, der die Ein- und Ausschaltzeitpunkte der elektronischen Schalter entsprechend einer gegebenen Information über die Energiestellung und Energieumformung bestimmt und die notwendigen Signale erzeugt. Dem Steuergerät werden darüber hinaus häufig noch Schutzfunktionen bei Überlastung oder Havariefällen sowie Überwachungsfunktionen zugeordnet. Einzelne Funktionsgruppen des Steuergerätes können analog oder digital ausgeführt sein.
• In Steuergeräten werden ein oder mehrere Mikroprozessoren eingesetzt, welche elektromagnetische Abstrahlung verursachen. Besonders Mikroprozessoren, die mit einer hohen Taktfrequenz betrieben werden, weisen eine starke Abstrahlung auf. Bezüglich der Abstrahlung eines Steuergerätes sind gesetzliche Forderungen und Grenzen, die durch den Einsatz des Steuergerätes gegeben sind, einzuhalten.
• Daher sind spezielle Vorrichtungen erforderlich, die gewährleisten, daß die zulässigen Grenzen der Abstrahlung nicht überschritten werden.
• Heutzutage sind im wesentlichen zwei Lösungen zur Verminderung der elektromagnetischen Abstrahlung bekannt:
  
• 1. Um eine unzulässig hohe Abstrahlung des Mikroprozessors zu verhindern, wird eine sogenannte Tuner-Box um den Mikroprozessor herum im Steuergerät bestückt;
• 2. Der Mikroprozessor ist auf der Unterseite der Leiterplatte plaziert.
• Die bekannten Ausführungen weisen Nachteile auf. Die Tuner-Box verursacht Kosten für ein zusätzliches Bauteil im Steuergerät. Die zweite Alternative verursacht zusätzliche Fertigungskosten und macht die Fertigung aufwendiger.
• Aufgabe der Erfindung ist es, ein Steuergerät darzustellen, mittels dessen die Nachteile des Standes der Technik vermieden werden. Insbesondere soll ein Steuergerät dargestellt werden, das eine unzulässig hohe elektromagnetische Abstrahlung wirkungsvoll verhindert, einen einfachen, kostengünstigen Aufbau aufweist und kostengünstig in der Fertigung ist.
• Diese Aufgabe wird durch ein Steuergerät mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche zeigen besonders vorteilhafte Ausführungen.
• Das erfindungsgemäße Steuergerät umfaßt mindestens eine Leiterplatte und mindestens einen Mikroprozessor, der auf der Leiterplatte angeordnet ist bzw. mit dem die Leiterplatte bestückt ist. Es ist ein Deckel vorgesehen, der zusammen mit der Leiterplatte einen Innenraum umschließt. Das erfindungsgemäße Steuergerät ist dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel eine Einschnürung umfaßt, wobei die Einschnürung derart gestaltet ist, daß sie den Innenraum um den Mikroprozessor herum einschnürt.
• Der Mikroprozessor wird somit gegenüber seiner Umgebung wirkungsvoll abgeschirmt und die elektromagnetische Abstrahlung deutlich reduziert bzw. gänzlich verhindert.
• Besonders vorteilhaft wird der Mikroprozessor zum Beispiel in einem Randbereich der Leiterplatte angeordnet bzw. wird die Leiterplatte mit dem Mikroprozessor derart bestückt, daß der Mikroprozessor an einer Stelle nahe eines Randes der Leiterplatte positioniert ist. Durch diese Anordnung kann eine Einschnürung derart ausgebildet sein, daß sie den Innenraum lediglich in einer vertikalen Ebene auf der randabgeneigten Seite des Mikroprozessors einschnürt. Die Einschnürung kann dabei unmittelbar neben dem Mikroprozessor ausgebildet sein. Die übrigen Seiten des Mikroprozessors werden somit besonders vorteilhaft durch die Ränder des Deckels, die die Leiterplatte umgreifen, abgeschirmt.
• In einer besonders vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist der Deckel im Bereich der Einschnürungen mittels einer leitenden oder kapazitiven Verbindung an der Leiterplatte angeschlossen bzw. die Leiterplatte ist mittels einer leitenden oder kapazitiven Verbindung an dem Deckel angeschlossen. Dadurch wird erreicht, daß der Deckel entweder das gleiche Potential (GND, EMV-Potential oder ähnliches) aufweist oder auf einem bestimmten Potential oberhalb des Platinenpotentials liegt. Der Vorteil einer solchen Ausführung ist eine weitergehende Minimierung der elektromagnetischen Abstrahlung und selbstverständlich auch der elektromagnetischen Einstrahlung.
• Besonders vorteilhaft kann die kapazitive oder leitende Verbindung mittels SMD (surface mounted device)-Auflageschienen, SMD-Klemmen, SMD- Führungsschienen und/oder ähnliche Auflageflächen ausgeführt sein, die insbesondere auf die Platine gelötet, gesteckt, gepresst und/oder genietet werden. Eine solche Verbindung läßt sich auch dadurch realisieren, daß diese Verbindungsmittel am Deckel angeschlossen werden.
• Besonders vorteilhaft umfassen die Verbindungsmittel mindestens eine der nachfolgenden Materialien:
  
• - leitender Kunststoff/leitender Schaumstoff
• - lötbares Blech
• - Lötzinn o. ä.
• - andere leitende Materialien
• Durch die vorteilhaften Verbindungsmittel wird die elektromagnetische Abstrahlung besonders wirkungsvoll reduziert. Ein weiterer Vorteil ist eine jederzeit trennbare Verbindung zwischen Deckel und Platine. Es können Standardlötverfahren angewendet werden, z. B. 1 × Schwall- und 1 × Reflowlötung statt sonst üblicherweise erforderliche zweifache Reflowlötung. Weiterhin ist eine konventionelle Plazierung der Bauteile auf der Platine möglich (uC auf der Reflowseite). Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.
• Es zeigen
• Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Steuergerät mit einer Deckeleinschnürung in einer vertikalen Ebene;
• Fig. 2 Beispiele von Verbindungsteilen einer besonders vorteilhaften Ausführung der Erfindung.
• In Fig. 1 erkennt man ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Steuergerätes mit einer Leiterplatte 1 und einem Mikroprozessor 2, der im Randbereich der Leiterplatte 1 angeordnet ist bzw. mit dem die Leiterplatte 1 in einem Randbereich bestückt ist. Man erkennt weiterhin einen Deckel 3, der die Leiterplatte 1 umschließt. Zum Anschluß des Steuergerätes ist ein Stecker 4 vorgesehen, der in dem Mikroprozessor 2 gegenüberliegendem Randbereich der Leiterplatte 1 positioniert ist.
• Der Deckel 3 weist eine Einschnürung 3.1 auf, die den Innenraum des Steuergerätes in unmittelbarer Nähe des Mikroprozessors in einer vertikalen Ebene einschnürt. Diese Einschnürung 3.1 könnte selbstverständlich auch als Steg im Deckel 3 ausgeführt sein.
• Durch die Einschnürung 3.1 des Deckels 3 wird der Innenraum des Steuergerätes in zwei Teilbereiche unterteilt. In einen (hier den kleineren Teilbereich) ist der Mikroprozessor 2 geschaltet. Der zweite Teilbereich wird mittels der Einschnürung 3.1 wirkungsvoll gegenüber elektromagnetischer Strahlung, die vom Mikroprozessor ausgeht, abgeschirmt. Somit werden einerseits Bauteile in diesem Teilbereich des Innenraums wirkungsvoll vor elektromagnetischer Einstrahlung geschützt, und andererseits wird die Umgebung des Steuergerätes wirkungsvoll vor elektromagnetischer Strahlung durch den Mikroprozessor geschützt.
• Der Innenraum der Ausführung gemäß Fig. 1 ist durch die Einschnürung 3.1 des Deckels 3 in zwei Teilbereiche mit verschiedenen Bauhöhen unterteilt. Der Deckel 3 umfaßt im Bereich des Mikroprozessors 2 eine Bauhöhe, die an die Höhe des Mikroprozessorgehäuses angepaßt ist, um eine möglichst gute kapazitive Einkopplung der abgestrahlten Störungen des Bauteils auf den Deckel zu erreichen. Der Deckel 3 umfaßt im weiteren Teilbereich eine andere Bauhöhe, die den Standardabmessungen des Gehäusebaukastens entsprechen kann und auf die Höhe der Steckerleiste oder anderer Bauteile auf der Leiterplatte 1 angepaßt ist. Die Einschnürung 3.1 ist derart ausgeführt, daß sie zwischen Leiterplatte 1 und Deckel 3 einen minimal möglichen Spalt ausbildet, wie nochmals schematisch in Fig. 2h dargestellt ist.
• Fig. 2 zeigt verschiedene mögliche Ausführungen von Verbindungsmitteln 5, die zwischen Deckel 3 und Leiterplatte 1 im Bereich der Einschnürung 3.1 geschaltet sind. Fig. 2a zeigt in einem schematischen Schnitt die Platine 1, den Mikroprozessor 2, der eine EMV-Störquelle umfaßt, einen Teilbereich des Deckels 3 mit der Einschnürung 3.1 und dem Verbindungsteil 5 zwischen Deckel 3 und Platine 1. Die Fig. 2b bis 2g zeigen Ausschnitte mit Ausführungsbeispielen des Verbindungsmittels 5.
• Fig. 2b zeigt als Verbindungsmittel 5 Lötzinn, das auf der Platine 1 aufgebracht ist.
• Fig. 2c zeigt Schaumstoff, der als Verbindungsmittel 5 auf der Platine 1 aufgebracht ist.
• Fig. 2d zeigt eine Klammer, die als Verbindungsmittel 5 auf der Platine 1 aufgebracht ist und die Einschnürung 3.1 des Deckels umgreift.
• Fig. 2e zeigt eine gestufte Auflagefläche, die auf der Platine 1 aufgebracht ist, und auf der die Einschnürung 3.1 des Deckels mit seiner Auflagefläche aufliegt.
• Die Fig. 3f zeigt eine Klammer, die im Deckel 3 im Bereich der Einschnürung 3.1 integriert ist und die einen Pfosten, der auf die Platine 1 geschaltet ist, umgreift.
• Fig. 2g zeigt eine Spannfeder, die auf die Platine 1 geschaltet ist und sich mittels ihrer Federkraft gegen die Einschnürung 3.1 des Deckels 3 verspannt.
• Fig. 2h zeigt eine Ausführung ohne besonderes Verbindungsmittel 5. In dieser Ausführung ist die Einschnürung 3.1 ohne feste Verbindung zwischen Deckel 3 und Leiterplatte 1 im Bereich der Einschnürung 3.1 ausgeführt. Um eine gute Abschirmung zu erreichen sollte der Luftspalt zwischen Deckel 3 und Leiterplatte 1 im Bereich der Einschnürung jedoch möglichst minimal ausgeführt sein. Bezugszeichenliste 1 Leiterplatte
  2 Mikroprozessor
  3 Deckel
  3.1 Einschnürung
  4 Stecker
  5 Mittel zur Verbindung
  

Claims (5)

1. Steuergerät;

1. 1.1 mit mindestens einer Leiterplatte (1);

2. 1.2 mit mindestens einem Mikroprozessor (2), der auf der Leiterplatte (1) angeordnet ist;

3. 1.3 mit einem Deckel (3), der zusammen mit der Leiterplatte (1) einen Innenraum umschließt;

gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

1. 1.4 der Deckel (3) umfaßt eine Einschnürung (3.1);

2. 1.5 die Einschnürung (3.1) ist derart gestaltet, daß sie den Innenraum neben dem Mikroprozessor (2) einschnürt.

2. Steuergerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

1. 2.1 der Mikroprozessor (2) ist in einem Randbereich der Leiterplatte (1) angeordnet;

2. 2.2 die Einschnürung (3.1) ist derart ausgebildet, daß sie den Innenraum in einer vertikalen Ebene auf der randabgewandten Seite des Mikroprozessors (2) einschnürt.

3. Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (3) im Bereich der Einschnürung (3.1) mittels einer leitenden oder kapazitiven Verbindung an der Leiterplatte (1) angeschlossen ist.

4. Steuergerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die kapazitive oder leitende Verbindung mittels mindestens eines der nachfolgenden Mittel (5) hergestellt ist:

- SMD-Auflageschiene

- SMD-Klemme

- SMD-Führungsschiene

- Auflagefläche auf der Platine (1) und/oder dem Deckel (3).

5. Steuergerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel (5) mindestens eines der nachfolgenden Materialien umfaßt:

- leitender Kunststoff, Schaumstoff

- lötbares Blech

- Lötzinn.