DE102011004694A1 - Circuit device for transmission control unit used in motor car, has absorber containing hydrophobic bulk material, that is sealed in inner space for absorbing penetrated oil from outside - Google Patents
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Abstract
Description
Stand der TechnikState of the art
In modernen Kraftfahrzeugen wird eine stetig zunehmende Anzahl von elektronischen Systemkomponenten integriert. Bekannte Beispiele hierfür sind die elektronische Motor- oder Getriebesteuerung sowie elektronische Antiblockier- und Fahrzeugstabilisierungssysteme.In modern motor vehicles, a steadily increasing number of electronic system components are integrated. Well-known examples of this are the electronic engine or transmission control as well as electronic anti-lock and vehicle stabilization systems.
Derartige Steuergeräte sind mit Schaltungsträgern aufgebaut, die mit einer Vielzahl elektronischer und/oder elektrischer Komponenten bestückt sind. Die Schaltungsträger sind in ein Steuergerätgehäuse eingekapselt, um insbesondere die darauf befindlichen Bauelemente vor schädlichen Umgebungseinflüssen zu schützen. Vielfach werden insbesondere Getriebesteuergeräte direkt oder im Bereich des Ölsumpfes angeordnet, so dass ein möglichst dicht schließendes Steuergerätgehäuse notwendig ist, um die empfindlichen elektrischen und/oder elektronischen Bauelemente vor dem chemisch aggressiven Getriebeöl zu schützen. Solche Steuergerätgehäuse sind vielfach mit einem hermetisch dicht verschweißten, mehrteiligen Metallgehäuse gebildet, das einen effektiven Schutz gegen aggressive Medien, Temperaturschwankungen und/oder Beschleunigungskräfte gewährleistet. Zudem werden die zur elektrischen Anbindung des Steuergerätes notwendigen Kontaktpins bzw. Leitungsdurchführungen vielfach gasdicht in das Metallgehäuse eingeglast. Dennoch können gasförmige und/oder flüssige Medien insbesondere im Bereich der Fügestellen bzw. der Nähte zwischen den Gehäuseteilen in das Innere des Steuergerätgehäuses gelangen. Eine weitere Schwachstelle stellen die Gehäusedurchführungen für elektrische Leitungen, wie z. B. Anschlusspins, Steckverbindungen oder Kontaktfahnen dar.Such controllers are constructed with circuit carriers that are equipped with a variety of electronic and / or electrical components. The circuit carriers are encapsulated in a control unit housing, in particular to protect the components thereon from harmful environmental influences. In particular, gearbox control units are in particular arranged directly or in the region of the oil sump, so that a possibly tightly closing control unit housing is necessary in order to protect the sensitive electrical and / or electronic components from the chemically aggressive gear oil. Such control unit housings are often formed with a hermetically sealed, multi-part metal housing, which ensures effective protection against aggressive media, temperature fluctuations and / or acceleration forces. In addition, the necessary for electrical connection of the control unit contact pins or cable bushings are often gas-tight glazed in the metal housing. Nevertheless, gaseous and / or liquid media can reach the interior of the control unit housing, in particular in the area of the joints or the seams between the housing parts. Another vulnerability, the housing bushings for electrical cables, such. B. connection pins, connectors or tabs.
Ferner ist es bekannt, Steuergerätgehäuse zum Schutz elektronischer und/oder elektrischer Bauelemente mit einer Grundplatte aus Aluminium, einem Kunststoffmaterial oder einer Leiterplatte herzustellen, auf die ein Deckel zur Schaffung eines dichten Innenraums aufgebracht ist. Derartige Gehäuse tendieren bei Temperaturschwankungen und der hiermit verbundenen unterschiedlichen Wärmedehnung verschiedener Materialien zur Ausbildung von Undichtigkeiten.Further, it is known to produce ECU housing for protecting electronic and / or electrical components with a base plate made of aluminum, a plastic material or a printed circuit board, on which a lid is applied to create a dense interior. Such housings tend to form leaks due to temperature variations and the associated differential thermal expansion of various materials.
Weiterhin kommen in Steuergeräten mit Entstör- und/oder Leistungsbaugruppen verbreitet elektronische Bauelemente, wie z. B. Elektrolyt-Kondensatoren, zum Einsatz, die bei höheren Temperaturen Gase, wie z. B. Wasserstoff, freisetzen Bei Elektrolyt-Kondensatoren ist zudem jegliche Benetzung der elektrischen Anschlüsse mit Öl zu vermeiden, da eindringendes Öl den Elektrolyt schädigt und hierdurch die Innenteile des Kondensators irreparabel beschädigt werden können. Ein Steuergerätgehäuse muss in dieser Konstellation jede Benetzung der innen liegenden Bauelemente mit Öl zuverlässig verhindern und zugleich nach außen hin für Gase hinreichend durchlässig sein. Da die Verwendung eines hermetisch dicht verschweißten Metallgehäuses mit eingeglasten Anschlusspins in diesem Fall insbesondere aufgrund der Ausgasungsproblematik nicht einsetzbar ist, kommen nur Gehäuse mit Kunststoffgehäuseteilen in Betracht, die jedoch die vorstehend erläuterte Dichtigkeitsproblematik aufweisen.Furthermore come in ECUs with suppression and / or power modules widespread electronic components such. As electrolytic capacitors, used at higher temperatures gases, such. In the case of electrolytic capacitors, any wetting of the electrical connections with oil should be avoided, as penetrating oil damages the electrolyte and irreparably damages the internal parts of the capacitor. A control unit housing in this constellation must reliably prevent any wetting of the internal components with oil and at the same time be sufficiently permeable to gases towards the outside. Since the use of a hermetically sealed metal housing with glazed connection pins can not be used in this case, in particular due to the Ausgasungsproblematik, only housing with plastic housing parts come into consideration, however, have the above-mentioned tightness problem.
Aus der
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine möglichst dicht eingekapselte Schaltungsanordnung mit einer Vielzahl elektrischer und/oder elektronischer Bauelemente zu schaffen, die über einen verlässlichen Mechanismus zum Schutz der Bauelemente vor etwaig eindringendem Öl und mechanischen Schwingungen verfügt, die resistent gegenüber widrigen Umgebungseinflüssen ist und die zudem über eine hinreichende Gasdurchlässigkeit nach außen verfügt, um die Entstehung eines Überdrucks im Gehäuse zu verhindern.The object of the invention is therefore to provide a highly encapsulated circuit arrangement with a variety of electrical and / or electronic components, which has a reliable mechanism for protecting the components from any penetrating oil and mechanical vibrations, which is resistant to adverse environmental conditions and the In addition, it has a sufficient gas permeability to the outside to prevent the formation of an overpressure in the housing.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Es wird eine Schaltungsanordnung, insbesondere ein Getriebesteuergerät, mit mindestens einem Deckel zur Kapselung eines Schaltungsträgers, der mit einer Vielzahl elektrischer und/oder elektronischer Bauelemente bestückt ist, offenbart.It is a circuit arrangement, in particular a transmission control unit, with at least one lid for encapsulating a circuit carrier, which is equipped with a plurality of electrical and / or electronic components disclosed.
Erfindungsgemäß ist in einem gegen die Umgebung abgedichteten Innenraum mindestens ein Absorptionsmittel zum Binden etwaig eingedrungenen Öl vorgesehen.According to the invention, at least one absorbent for binding any oil that has penetrated is provided in an interior sealed against the environment.
Infolge des Absorptionsmittels wird etwaig in das Gehäuseinnere eindringendes Öl sicher gebunden, so dass dieses keine schädigende Wirkung mehr auf die elektronischen und/oder elektrischen Bauelemente ausüben kann. Darüber hinaus hat das Absorptionsmittel eine schwingungsdämpfende Wirkung, wodurch die nachteilige Wirkung von Erschutterungen und Vibrationen auf die Leiterplatte der Schaltungsanordnung abgemildert wird. Das Absorptionsmittel kann grundsätzlich mit jedem ölbindenden Granulat, Pulver, Gel oder ähnlichem gebildet sein. Darüber hinaus können reaktive Mischsubstanzen, wie z. B. Schaumkunststoffe zum Einsatz kommen, die über ölabsorbierende Eigenschaften verfügen und deren Volumen sich infolge von chemischen Reaktionen mit mindestens einer weiteren Komponente zum Beispiel durch Aufschäumen vergrößert. Ferner kann das Absorptionsmittel ein mit Kunststofffasern gebildeter textiler Formkörper sein. Daneben können ölbindende Formkörper auch durch das Pressen von Schüttgut, insbesondere in der Form eines Granulates oder Pulvers, in der Schaltungsanordnung eingesetzt werden. Schließlich können ölbindende Schaumkugeln als Ölabsorptionsmittel zum Einsatz kommen.As a result of the absorbent any penetrating into the housing interior oil is securely bound so that it can no longer exert any damaging effect on the electronic and / or electrical components. In addition, the absorbent has a vibration damping effect, whereby the adverse effect of vibrations and vibrations on the circuit board of the circuit is mitigated. The absorbent may in principle be formed with any oil-binding granules, powder, gel or the like. In addition, reactive mixed substances, such as. As foam plastics are used, which have oil-absorbing properties and whose volume increases as a result of chemical reactions with at least one other component, for example by foaming. Furthermore, the absorbent may be a textile molded with plastic fibers. In addition, oil-binding molded bodies can also be used by the pressing of bulk material, in particular in the form of granules or powder, in the circuit arrangement. Finally, oil-binding foam balls can be used as oil absorbers.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Schaltungsanordnung sieht vor, dass der Schaltungsträger im Bereich einer Grundplatte positioniert ist, die zusammen mit dem Deckel den Innenraum begrenzt.An advantageous development of the circuit arrangement provides that the circuit carrier is positioned in the region of a base plate which limits the interior together with the lid.
Hierdurch wird eine verbesserte Abdichtungswirkung erzielt, da der Schaltungsträger neben seiner rein elektrischen Verbindungsfunktion zwischen den Bauteilen keine Abdichtungsaufgabe mehr hat. So kann für die Grundplatte zum Beispiel ein diffusionsdichtes metallisches Material, wie zum Beispiel Aluminium oder Edelstahl zum Einsatz kommen, das gleichzeitig als Wärmesenke bzw. als Kühlkörper dienen kann. Darüber hinaus wirken äußere mechanische Kräfte nicht mehr direkt auf die Leiterplatte ein, wodurch die Gefahr von Leiterbahn- oder Lötstellenbrüchen vermindert wird.As a result, an improved sealing effect is achieved because the circuit board has no more sealing task in addition to its purely electrical connection function between the components. Thus, for example, a diffusion-proof metallic material, such as aluminum or stainless steel can be used for the base plate, which can serve as a heat sink or as a heat sink at the same time. In addition, external mechanical forces no longer act directly on the circuit board, reducing the risk of conductor or solder breaks.
Nach Maßgabe einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Absorptionsmittel insbesondere ein hydrophobes Schüttgut, insbesondere ein Granulat und/oder ein Pulver mit einer Korngröße von weniger als 5 mm ist. Hierdurch verfügt das Absorptionsmittel über eine große Oberfläche, die ein hohes Ölabsorptionsvermögen erlaubt. Darüber hinaus kann das lose Schüttgut leicht in den vor Öl zu schützenden Innenraum der Schaltungsanordnung eingebracht werden, da dieses in Abhängigkeit von der Korngröße zumindest begrenzt ”fließfähig” ist. Bei dem Granulat kann es sich beispielsweise um ein handelsübliches Ölbindemittel handeln Die Korngröße des Schüttgutes liegt bevorzugt in einem Bereich zwischen 0,05 mm und 5,0 mm.According to a further advantageous embodiment, it is provided that the absorbent is in particular a hydrophobic bulk material, in particular a granulate and / or a powder having a particle size of less than 5 mm. As a result, the absorbent has a large surface area which allows high oil absorption capacity. In addition, the loose bulk material can be easily introduced into the interior of the circuit to be protected from oil, since this is at least limited "flowable" depending on the grain size. The granules may be, for example, a commercially available oil binder. The particle size of the bulk material is preferably in a range between 0.05 mm and 5.0 mm.
Nach Maßgabe einer weiteren Ausgestaltung der Schaltungsanordnung ist vorgesehen, dass das Schüttgut den Innenraum zumindest teilweise ausfüllt Hierdurch ist der Schaltungsträger zumindest teilweise in das Schüttgut eingebettet bzw. von diesem bedeckt. Das Schüttgut muss hierbei vor dem abschließenden Versiegeln des Innenraumes in diesen eingebracht werden.In accordance with a further embodiment of the circuit arrangement, it is provided that the bulk material at least partially fills the interior space. As a result, the circuit carrier is at least partially embedded in or covered by the bulk material. The bulk material must be introduced into this before the final sealing of the interior.
Gemäß einer weiteren Fortbildung der Schaltungsanordnung weist der Deckel und/oder die Grundplatte mindestens eine Öffnung zum Einbringen des Schüttgutes auf.According to a further development of the circuit arrangement, the cover and / or the base plate has at least one opening for introducing the bulk material.
Infolge dieser Ausgestaltung können die Grundplatte und der Deckel bzw. der Deckel und der Schaltungsträger vor dem Einbringen des Schüttgutes gefügt werden. Nach dem Füllvorgang wird die Öffnung mittels eines Verschlussorgans hermetisch dicht versiegelt.As a result of this configuration, the base plate and the lid or the lid and the circuit carrier can be joined before the introduction of the bulk material. After the filling process, the opening is sealed hermetically sealed by means of a closure member.
Eine weitere Ausgestaltung der Schaltungsanordnung sieht vor, dass eine Deckelinnenfläche und/oder eine Grundplatteninnenfläche zumindest bereichsweise mit dem Schüttgut beschichtet sind.A further embodiment of the circuit arrangement provides that a cover inner surface and / or a base plate inner surface are at least partially coated with the bulk material.
Hierdurch wird der Herstellungsprozess der Schaltungsanordnung vereinfacht, da der Arbeitsschritt in Form des Einbringens des Schüttgutes entfällt. Die vorbeschichteten Gehäuseteile der Schaltungsanordnung, insbesondere der Deckel und die Grundplatte, können nach der Positionierung des Schaltungsträgers mittels bekannter Fügeverfahren verbunden werden.As a result, the manufacturing process of the circuit arrangement is simplified because the step in the form of the introduction of the bulk material is eliminated. The pre-coated housing parts of the circuit arrangement, in particular the cover and the base plate, can be connected after the positioning of the circuit carrier by means of known joining methods.
Nach Maßgabe einer weiteren Ausgestaltung ist das Absorptionsmittel insbesondere mit mindestens einem hydrophoben Formkörper gebildet.In accordance with a further embodiment, the absorbent is formed in particular with at least one hydrophobic molding.
Hierdurch wird eine lokal begrenzte Einbringung bzw. Anordnung des Absorptionsmittels ermöglicht.As a result, a locally limited introduction or arrangement of the absorbent is made possible.
Eine Weiterbildung der Schaltungsanordnung sieht vor, dass der Formkörper näherungsweise plattenformig, kissenförmig, hohlzylinderförmig oder strangförmig ausgeführt ist.A further development of the circuit arrangement provides that the shaped body is approximately plate-shaped, pillow-shaped, hollow-cylindrical or strand-shaped.
Ein plattenförmig ausgestalteter Formkörper erlaubt in vorteilhafter Weise eine Platzierung unter einem Bauelement. Hierbei gewährleistet die in der Regel gegebene Elastizität des Formkörpers eine zuverlässige Anlage zwischen dem Bauelement und der Oberseite des Schaltungsträgers. Ein strangförmig ausgeführter Formkörper kann insbesondere als elastisches, linienhaftes Dichtelement (Dichtschnur) zwischen dem Deckel und der Grundplatte bzw. zwischen der Leiterplatte und dem Deckel der Schaltungsanordnung zum Einsatz kommen. Demgegenüber kann z. B. ein hohlzylindrischer Formkörper bzw. ein scheibenförmiger Formkörper mit mindestens einer Durchgangsbohrung auf einfache Art und Weise vor dem Einlötvorgang auf Anschlussdrähte eines selektiv zu schützenden Bauelementes aufgeschoben werden.A plate-shaped shaped body advantageously allows placement under a component. Here, the usually given elasticity of the molded body ensures a reliable system between the component and the top of the circuit substrate. A strand-shaped executed molded body can be used in particular as an elastic, line-like sealing element (sealing cord) between the cover and the base plate or between the circuit board and the cover of the circuit arrangement. In contrast, z. B. a hollow cylindrical molded body or a disk-shaped molding with at least one through hole in a simple manner before Einlötvorgang be pushed onto connecting wires of a selectively protected component.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Schaltungsanordnung ist der Formkörper insbesondere ein Textilgebilde aus einem Kunststoffmaterial.According to a further embodiment of the circuit arrangement of the molded body is in particular a textile structure of a plastic material.
Hierdurch kann der hydrophobe Formkörper als Absorptionsmittel auf einfache Art und Weise während des Herstellungsprozesses der Schaltungsanordnung lokal begrenzt in diese integriert werden. Beispielsweise kann der Formkörper mit einem Vlies oder einem Gewebe aus thermoplastischen Kunststofffäden, wie zum Beispiel Polypropylen, hergestellt sein. Aufgrund der Flexibilität des Textilgebildes ergeben sich weitere Einbringungs- und Anordnungsmöglichkeiten in dem Innenraum der Schaltungsanordnung.As a result, the hydrophobic molded body can be integrated locally as a absorption medium in a simple manner during the manufacturing process of the circuit arrangement in this. For example, the molded article may be made with a nonwoven fabric or a web of thermoplastic synthetic threads, such as polypropylene. Due to the flexibility of the textile structure, further introduction and arrangement possibilities result in the interior of the circuit arrangement.
Alternativ kann der Formkörper auch durch Formpressen von Schüttgut, durch Schäumen eines geeigneten ölabsorbierenden Kunststoffschaums, zum Beispiel eines Polyurethanschaums, oder aus einem kompakten, nicht geschäumten Kunststoffmaterial hergestellt sein. Ein aus einem kompakten Kunststoffmaterial hergestellter Formkörper kann von Vorteil sein, wenn dieser neben der reinen Ölabsorption auch die Abdichtungsfunktion des Innenraums übernimmt.Alternatively, the molded article can also be produced by molding of bulk material, by foaming a suitable oil-absorbing plastic foam, for example a polyurethane foam, or from a compact, non-foamed plastic material. A molded body produced from a compact plastic material may be advantageous if, in addition to the pure oil absorption, it also assumes the sealing function of the interior.
Nach Maßgabe einer weiteren Ausgestaltung der Schaltungsanordnung ist mindestens ein Formkörper im Bereich eines am Deckel ausgebildeten Flansches angeordnet.In accordance with a further embodiment of the circuit arrangement, at least one shaped body is arranged in the region of a flange formed on the cover.
Hierdurch kann das Absorptionsmittel neben der Bindefunktion für etwaig in den Innenraum eingedrungenes Öl zugleich eine Abdichtungsfunktion zwischen den Gehäuseteilen der Schaltungsanordnung erfüllen. Vorzugsweise weist der Flansch unterseitig eine Ringnut auf, in die insbesondere ein strangförmiger Formkörper als Dichtschnur eingelegt wird. Der Flansch kann auch eben, d. h. ohne Nut ausgeführt sein, um den Fertigungsaufwand zu reduzieren. Der strangförmige Formkörper wird dann vor dem Zusammenfügen der Komponenten ähnlich einer Flachdichtung zwischen dem Flansch und der Grundplatte bzw. dem Schaltungsträger platziert.As a result, in addition to the binding function for any oil which has penetrated into the interior, the absorbent can simultaneously fulfill a sealing function between the housing parts of the circuit arrangement. Preferably, the flange has an annular groove on the underside, into which, in particular, a strand-shaped molded body is inserted as a sealing cord. The flange can also just, d. H. be executed without a groove to reduce the manufacturing cost. The strand-shaped molded body is then placed between the flange and the base plate or the circuit carrier before assembly of the components similar to a flat gasket.
Eine Fortbildung der Schaltungsanordnung sieht vor, dass mindestens ein Formkörper im Bereich mindestens eines Bauelementes positioniert ist.A development of the circuit arrangement provides that at least one shaped body is positioned in the region of at least one component.
Hierdurch wird es möglich Bauelemente, wie zum Beispiel Elektrolyt-Kondensatoren oder Spulen, die besonders anfällig gegenüber einer Benetzung mit Öl unmittelbar im Bereich ihrer elektrischen Anschlüsse sind, selektiv zu schützen.This makes it possible to selectively protect components, such as electrolytic capacitors or coils, which are particularly susceptible to oil wetting directly in the region of their electrical connections.
Nach Maßgabe einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass mindestens ein in etwa hohlzylinderförmiger Formkörper auf mindestens einen elektrischen Anschluss mindestens eines Bauelementes aufgeschoben und/oder mindestens ein in etwa plattenförmiger Formkörper unterhalb mindestens eines Bauelementes platziert ist.According to a further embodiment, it is provided that at least one roughly hollow-cylindrical shaped body is pushed onto at least one electrical connection of at least one component and / or at least one approximately plate-shaped molded body is placed below at least one component.
Das Absorptionsmittel ist in diesen geometrischen Formgebungen insbesondere zum selektiven Verölungsschutz von bedrahteten Bauelementen zur Durchsteckmontage (s. g. ”Through Hole Technology”) geeignet. Demgegenüber ist das Absorptionsmittel aus dem plattenförmigen Formkörper insbesondere zur Platzierung unterhalb eines flächenhaften Bauteils, wie zum Beispiel einer integrierten Schaltung (s. g. ”IC” Integrated Circuit”) vorgesehen, unabhängig davon ob dieses für die Durchsteckmontage oder für die s. g. Oberflächenmontage (s. g. ”SMD” Surface Mounted Device) auf dem Schaltungsträger ausgestaltet ist.The absorbent is suitable in these geometric shapes, in particular for the selective protection against oiling of leaded components for through-hole mounting (see also "Through Hole Technology"). In contrast, the absorption medium from the plate-shaped molded body is provided in particular for placement underneath a laminar component, such as an integrated circuit (see, for example, "IC" Integrated Circuit "), regardless of whether this is for through-hole mounting or for the s. G. Surface mounting (see "SMD" Surface Mounted Device) is designed on the circuit board.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Anhand der Zeichnung soll die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben werden.With reference to the drawing, the invention will be described below in more detail.
Es zeigt:It shows:
Ausführungsformenembodiments
Die
Diese noch nicht geschlossene Ausführungsform der Schaltungsanordnung
Erfindungsgemäß ist die Vertiefung
Das Schüttgut
Anstelle des in granulierter Form und/oder in Pulverform vorliegenden Schüttgutes
Die
Anstelle des Schüttgutes
Ein Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass der Deckel
Der Deckel
Für den Fall, dass die Grundplatte
Die
Die Schaltungsanordnung
Ein Vorteil dieser Ausführungsform liegt darin, dass etwaig in den Innenraum
Die
Die Schaltungsanordnung
Das strangförmige Textilgebilde
Die
Die Schaltungsanordnung
Die Formkörper
Die Formkörper
Die Formkörper
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |