DE102014216585A1 - Kompakte Mehrlagenleiterplatte mit integriertem Sensor zum Einsatz in einem KFZ-Steuergerät - Google Patents
Kompakte Mehrlagenleiterplatte mit integriertem Sensor zum Einsatz in einem KFZ-Steuergerät Download PDFInfo
- Publication number
- DE102014216585A1 DE102014216585A1 DE102014216585.7A DE102014216585A DE102014216585A1 DE 102014216585 A1 DE102014216585 A1 DE 102014216585A1 DE 102014216585 A DE102014216585 A DE 102014216585A DE 102014216585 A1 DE102014216585 A1 DE 102014216585A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- circuit board
- printed circuit
- layer
- multilayer printed
- sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 claims abstract description 5
- 230000001629 suppression Effects 0.000 claims description 6
- 229920005989 resin Polymers 0.000 abstract description 6
- 239000011347 resin Substances 0.000 abstract description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 14
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 10
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 4
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 4
- 229920002430 Fibre-reinforced plastic Polymers 0.000 description 2
- 239000011151 fibre-reinforced plastic Substances 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 2
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 230000003466 anti-cipated effect Effects 0.000 description 1
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 239000012208 gear oil Substances 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 239000011226 reinforced ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/18—Printed circuits structurally associated with non-printed electric components
- H05K1/182—Printed circuits structurally associated with non-printed electric components associated with components mounted in the printed circuit board, e.g. insert mounted components [IMC]
- H05K1/185—Components encapsulated in the insulating substrate of the printed circuit or incorporated in internal layers of a multilayer circuit
- H05K1/186—Components encapsulated in the insulating substrate of the printed circuit or incorporated in internal layers of a multilayer circuit manufactured by mounting on or connecting to patterned circuits before or during embedding
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
- F16H61/0003—Arrangement or mounting of elements of the control apparatus, e.g. valve assemblies or snapfittings of valves; Arrangements of the control unit on or in the transmission gearbox
- F16H61/0006—Electronic control units for transmission control, e.g. connectors, casings or circuit boards
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/02—Details
- H05K1/0213—Electrical arrangements not otherwise provided for
- H05K1/0263—High current adaptations, e.g. printed high current conductors or using auxiliary non-printed means; Fine and coarse circuit patterns on one circuit board
- H05K1/0265—High current adaptations, e.g. printed high current conductors or using auxiliary non-printed means; Fine and coarse circuit patterns on one circuit board characterized by the lay-out of or details of the printed conductors, e.g. reinforced conductors, redundant conductors, conductors having different cross-sections
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/02—Details
- H05K1/0296—Conductive pattern lay-out details not covered by sub groups H05K1/02 - H05K1/0295
- H05K1/0298—Multilayer circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
- H05K2201/09—Shape and layout
- H05K2201/09009—Substrate related
- H05K2201/09027—Non-rectangular flat PCB, e.g. circular
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
- H05K2201/09—Shape and layout
- H05K2201/09009—Substrate related
- H05K2201/09063—Holes or slots in insulating substrate not used for electrical connections
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
- H05K2201/10—Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
- H05K2201/10007—Types of components
- H05K2201/10151—Sensor
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
- H05K2201/10—Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
- H05K2201/10613—Details of electrical connections of non-printed components, e.g. special leads
- H05K2201/10621—Components characterised by their electrical contacts
- H05K2201/10628—Leaded surface mounted device
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Structure Of Printed Boards (AREA)
- Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
Abstract
Kompakte Mehrlagenleiterplatte (L) umfassend mindestens einen gehäusten Sensor (3) mit Anschlusspins (2, 4) wobei die Mehrlagenleiterplatte (L) eine obere Außenlage (7a, 6) und eine untere Außenlage (7b, 6), jeweils umfassend eine elektrisch leitende Leiterbahnschicht (7a, 7b) und eine isolierende Leiterplattenbasisschicht (6), und mindestens eine Innenlage (8, 6) zwischen den beiden Außenlagen umfasst, und wobei das Material der Leiterplattenbasisschicht (6) der Mehrlagenleiterplatte (L) ein mit Harz getränktes Glasfaserbasisgewebe ist, der Sensor (3) zwischen der oberen Leiterbahnschicht (7a) und der unteren Leiterbahnschicht (7b) vollständig mit Material der Leiterplattenbasisschicht (6) umschlossen, angeordnet ist, und mit einer Leiterbahnstruktur (7a, 7b, 8, 13, 14) der Mehrlagenleiterplatte (L) elektrisch leitend verbunden ist.
Description
- Die Erfindung betrifft eine kompakte Mehrlagenleiterplatte mit mindestens einem integriertem Sensor nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
- Aus dem Stand der Technik ist es allgemein bekannt, dass in der Kraftfahrzeugtechnik Komponenten wie Getriebe-, Motoren- oder Bremssysteme zunehmend elektronisch gesteuert sind. Hierzu existieren integrierte mechatronische Steuerungen, auch als Vorort-Elektroniken bezeichnet, welche durch Integration von Steuerelektronik und zugehöriger elektronischer Komponenten wie Sensoren oder Ventile in das Getriebe, den Motor oder das Bremssystem erzeugbar sind. Das heißt, die Steuerelektronik und die zugehörigen elektronischen Komponenten sind nicht in einem separaten geschützten Elektronikraum außerhalb des Getriebes, Motors oder Bremssystems unter-gebracht.
- Im Vergleich zur konventionellen Verwendung externer Anbausteuergeräte hat diese Anordnung enorme Vorteile im Bezug auf Qualität, Kosten, Gewicht und Funktionalität. Insbesondere resultiert daraus eine erhebliche Verringerung von unter Umständen fehleranfälligen Steckverbindungen und Leitungen.
- Die Integration des Steuergerätes in das Getriebe stellt dabei hohe Anforderungen an seine thermische und mechanische Belastbarkeit. Die Funktionalität muss sowohl über einen breiten Temperaturbereich (etwa –40°C bis hin zu 200°C) als auch bei mechanischen Vibrationen (bis zu etwa 40g) gewährleistet sein. Da das Steuergerät zumindest zum Teil von aggressiven Medien wie Getriebeöl und Getriebeöldampf umgeben ist, muss es zudem einen sehr hohen Dichtheitsgrad gegenüber diesen Medien aufweisen.
- In Kraftfahrzeugen werden derartige Steuergeräte mit einer elektronischen Steuereinheit und zugeordneten Komponenten wie Sensoren für unterschiedliche Aufgaben eingesetzt, wobei die Steuereinheit in der Regel einen Schaltungsträger, z. B. eine Leiterplatte und darauf befindliche aktive und passive elektronische Bauteile umfasst. Beispielsweise werden bei einem Einsatz in einem Getriebe mittels Sensoren Drehzahlen von Wellen und Positionen von Gangstellern sensiert. Anhand dieser Informationen steuert die elektronische Steuereinheit unter anderem die Schaltvorgänge im Getriebe. Die elektronische Steuereinheit ist in der Regel auf einer Trägerplatte angeordnet und von einem Gehäusekörper umschlossen. Die Sensoren sind anwendungsbedingt in der Nähe der zu sensierenden Teile positioniert und über elektrische Leiter, insbesondere Stanzgitter mit der elektronische Steuereinheit elektrisch verbunden. Die Stanzgitter sind üblicherweise mit Kunststoff umspritzt und bilden mit dem Sensor als elektrischer Komponente und einer Sensorabdeckung einen Komponententräger, auch Sensordom genannt.
- Die
WO 2006/108932 A1 - Ein Nachteil bei der herkömmlichen Verwendung von Sensordomen ist, dass bei der Herstellung sehr viele Materialien unterschiedlicher mechanischer sowie thermischer Eigenschaften eingesetzt werden müssen, um einen relativ sicheren Schutz gegen Umgebungseinflüsse, insbesondere Öle zu erreichen. Trotz des Einsatzes hochwertiger, kostenintensiver Materialien sind immer wieder Ausfälle zu verzeichnen, die größtenteils auf freiliegende Kupferflächen an den Sensordomen zurückzuführen sind.
- Ein weiterer Nachteil bei der Verwendung von Sensordomen ist, dass die Sensoren in den Sensordomen bauartbedingt anfällig gegen Vibrationen sind und dass geometrische Vorgaben, z.B. Höhenversatz, Halterungen und dergleichen eingehalten werden müssen. Weiterhin erfordert die Herstellung dieser Dome eine technisch anspruchsvolle Prozesstechnik und muss in die Produktionslinien für die Herstellung der Steuergeräte mit integriert werden, was zu einem höheren Kostenaufwand führt.
- Es gibt auch Anwendungen, bei denen die zu sensierenden Komponenten sich in unmittelbarer Nähe des Steuergerätes befinden und so auf den Einsatz von Domen als Sensorträger verzichtet werden kann. Die Sensorbauteile können direkt auf dem Schaltungsträger bzw. der Leiterplatte des Steuergerätes montiert werden.
- Die Leiterplatten sind in der Regel aus faserverstärktem Kunststoff oder aus Keramik. Durch die Miniaturisierung der elektronischen Bauteile und die daraus hervorgehende Reduzierung des zur Verfügung stehenden Bauraums geht der Trend hin zu sog. Mehrlagen- oder Multilayer-Leiterplatten.
- Mehrlagen-Leiterplatten aus faserverstärktem Kunststoff insbesondere glasfaserverstärktem Kunststoff, umfassen im wesentlichen Außen- und Innenlagen. Eine Außenlage umfasst in der Regel eine Kupferschicht bzw. Kupferfolie als leitendem Element und eine so genannten Prepreg-Schicht als isolierendem Element, wobei die Prepreg-Schicht aus einem mit Harz, insbesondere Epoxidharz, getränkten Glasfaserbasisgewebe besteht.
- Eine Innenlage, auch Leiterplattenkern oder Core genannt, besteht aus einer Prepreg-Schicht zwischen zwei Kupferschichten. Die Kupferschichten sind als Leiterbahnstrukturen ausgebildet.
- Um ein Verwinden der Mehrlagenleiterplatte zu vermeiden, ist der schichtweise Aufbau aus Kupferschicht und Prepreg-Schicht insbesondere symmetrisch zur innersten Prepreg-Schicht.
- Das Bestücken von verschiedenen Bauteilen, z.B. SOT23 Hall-Sensoren und OT89 Drehzahlsensoren auf der Oberfläche eines Schaltungsträgers insbesondere einer Leiterplatte mittels unterschiedlicher sog. „Surface Mounted“ Technologien ist Stand der Technik. Bei den genannten Sensoren handelt es sich insbesondere um gehäuste Bauteile.
- Dabei werden die Bauteile durch die „Surface Mounted“ Technologie gleich orientiert auf der Oberfläche der Leiter- platte montiert, d.h. die Anschlussbeine der Bauteile, auch Pins genannt, werden auf sog. Padflächen der Leiterbahnstruktur, die mit Lötpaste versehen sind, ausgerichtet und anschließend in einem Reflow-Lötprozess verlötet. Die Pins auf der Unterseite des Bauteilgehäuses sind somit eben mit der Leiterbahnstruktur der Leiterplatte verbunden.
- Diese Anordnung hat insbesondere bei der Anwendung in Getriebesteuerungen den Nachteil, dass die Bauteile direkt oder indirekt mit dem Getriebeöl in Kontakt kommen können. Durch die im Getriebeöl unter Umständen enthaltenen aggressiven Bestandteile, insbesondere Schwefelanteile in unterschiedlicher Konzentration und unterschiedlichen Aggregatzuständen, können die Funktionalitäten des jeweiligen Sensorbauteils negativ beeinflusst werden, was in Einzelfällen auch zum Ausfall des jeweiligen Bauteils führen kann.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kompakte Mehrlagenleiterplatte für ein KFZ-Steuergerät mit mindestens einem gehäusten Sensor anzugeben, die platzsparend aufgebaut ist und einen verbesserten Schutz des Sensor gegenüber Umgebungseinflüssen, insbesondere aggressive Öle bietet.
- Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Mehrlagenleiterplatte mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
- Die erfindungsgemäße kompakte Mehrlagenleiterplatte umfasst mindestens einen gehäusten Sensor mit Anschlusspins. Die Mehrlagenleiterplatte weist eine obere Außenlage und eine untere Außenlage auf, mit jeweils einer elektrisch leitenden Leiterbahnschicht und einer isolierenden Leiterplattenbasisschicht, und mindestens eine Innenlage zwischen den beiden Außenlagen auf, wobei bei der Innenlage eine Leiterplattenbasisschicht zwischen zwei Leiterbahnschichten angeordnet ist. Das Material der Leiterplattenbasisschicht ist insbesondere ein mit Harz getränktes Glasfaserbasisgewebe. Der Sensor ist vorteilhafterweise zwischen der oberen Leiterbahnschicht und der unteren Leiterbahnschicht angeordnet und vollständig mit Material der Leiterplattenbasisschicht umschlossen und mit einer Leiterbahnstruktur der Mehrlagenleiterplatte elektrisch leitend verbunden. Der Sensor ist dadurch vor Umgebungseinflüssen, insbesondere vor aggressiven Ölen geschützt.
- Eine elektrisch leitende Verbindung zwischen Leiterbahnschichten ist mittels Durchkontaktierungen hergestellt. Die Lage und Anzahl der Durchkontaktierungen kann individuell an die entsprechende Applikation angepasst werden.
- Je nach Bauart oder Anforderung, insbesondere je nach Abstand des Sensors zum zu sensierenden Teil, kann der Sensor in einer Außenlage der Mehrlagenleiterplatte aus einer elektrisch leitenden Leiterbahnschicht und einer isolierenden Leiterplattenbasisschicht, oder in einer Innenlage, einer isolierenden Leiterplattenbasisschicht zwischen zwei elektrisch leitenden Leiterbahnschichten, angeordnet sein.
- Insbesondere kann in unmittelbarer Nähe des Sensors mindestens ein zusätzliches elektrisches Bauteil, insbesondere ein Entstörbauteil, angeordnet sein, wobei das elektrische Bauteil wie der Sensor vollständig mit Material der Leiterplattenbasisschicht umschlossen ist. Von Vorteil bei der Integration des Entstörbauteils in die Leiterplatte sind sehr kurze und niederimpedante Leitungswege.
- Die Leiterbahnstruktur der Mehrlagenleiterplatte umfasst vorzugsweise mindestens einen Leistungspfad und mindestens einen Signalpfad, wobei insbesondere ein Sensor mit einem Signalpfad signalübertragend verbunden ist. Somit entfällt eine anschließende Verdrahtung des Sensors nach der Montage in die Mehrlagenleiterplatte.
- Vorzugsweise kann auf der Mehrlagenleiterplatte mindestens eine Steuereinheit mit mindestens einem Prozessor angeordnet sein, wobei sie dann insbesondere als kompakte Verteilerleiterplatte beispielsweise in einem KFZ-Steuergerät eingesetzt werden kann.
- In der nachfolgenden Beschreibung werden die Merkmale und Einzelheiten der Erfindung in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei sind in einzelnen Varianten beschriebene Merkmale und Zusammenhänge grundsätzlich auf alle Ausführungsbeispiele übertragbar. In den Zeichnungen zeigen:
-
1 einen Sensor auf einer Leiterplatte in SMD-Technologie nach Stand der Technik, -
2 einen bekannten Sensordom nach Stand der Technik, -
3 Draufsicht auf eine kompakte Mehrlagenleiterplatte mit integrierten Sensoren, -
4 einen Schnitt durch die Mehrlagenleiterplatte aus3 in der Ebene A-A, und -
5 die Integration eines Sensors und eines zusätzlichen Bauteils in eine kompakte Mehrlagenleiterplatte -
1 zeigt einen gehäusten Sensor3 auf einer Leiterplatte6 mittels bekannter SMD-Technologie montiert. - Dabei ist der Sensor
3 , beispielsweise durch „Surface Mounted“ Technologie auf der Oberfläche der Leiterplatte6 montiert, d.h. die Anschlussbeine2 ,4 des Sensors3 , auch Anschlusspins genannt, sind auf sog. Padflächen1 ,5 der Leiterbahnstruktur auf der Leiterplatte6 ausgerichtet und anschließend in einem Reflow-Lötprozess verlötet. Die Pins1 ,5 auf der Unterseite des Sensorgehäuses sind somit eben mit der Leiterbahnstruktur der Leiterplatte6 verbunden. - Diese Anordnung hat insbesondere bei der Anwendung in Getriebesteuerungen den Nachteil, dass die Bauteile insbesondere im Bereich ihrer Anschlüsse direkt oder indirekt mit dem unter Umständen aggressiven Getriebeöl in Kontakt kommen können. Das kann in Einzelfällen auch zum Ausfall des Bauteils führen.
-
2 zeigt einen schematisch gezeichneten Aufbau eines bekannten Sensordoms. An einem Sensor3 , insbesondere ist dieser gehäust, sind elektrische Anschlusspins2 in der Regel in Form von Stanzgittern angeordnet. Die Stanzgitter2 sind üblicherweise mit Kunststoff umspritzt und bilden das Sensordomgehäuse10 . Der Sensor3 ist im Sensordomgehäuse10 mit der Sensordomkappe11 zumindest spandicht abgedeckt. Über die elektrischen Kontakte19 sind die Stanzgitter2 elektrisch kontaktierbar, zum Beispiel mit einer elektronischen Steuereinheit. - Nachteilig bei der Verwendung von derartigen Sensordomen ist insbesondere, dass es trotz des Einsatzes hochwertiger, teuerer Materialien immer wieder zu Ausfällen kommt, die größtenteils auf freiliegende Kupferflächen an den Sensordomen zurückzuführen sind.
-
3 zeigt die Integration von Sensoren3 in eine kompakte Mehrlagenleiterplatte L. Die Mehrlagenleiterplatte L kann vor allem als Verteilerleiterplatte verwendet werden, welche insbesondere zur Wärmeabfuhr auf einen Kühlkörper angeordnet sein kann und/oder direkt mit der Hydraulik eines Getriebes verschraubt werden kann. Die Sensoren3 werden insbesondere in eine hier nicht explizit gezeigte, via Laser oder mechanisch freigelegte Kavität der Mehrlagenleiterplatte L bestückt und in einem anschließenden Leiterplattenfertigungsprozess mit verbaut. - Die Mehrlagenleiterplatte L umfasst vorzugsweise mindestens einen Leistungspfad
13 und mindestens einen Signalpfad14 , wobei insbesondere ein Sensor3 mit einem Signalpfad14 signalübertragend verbunden ist. Dadurch entfällt eine anschließende Verdrahtung des Sensors3 nach der Montage in die Mehrlagenleiterplatte L. - Vorzugsweise kann auf der Mehrlagenleiterplatte L in der Aussparung
12 mindestens eine Steuereinheit mit wenigstens einem Prozessor angeordnet sein. Über den Leistungspfad13 kann die Steuereinheit insbesondere mit einer Versorgungsspannungsquelle verbunden sein. Eine solche Mehrlagenleiterplatte L ist dazu geeignet, als kompakte Verteilerleiterplatte beispielsweise in einem KFZ-Steuergerät eingesetzt zu werden. -
4 zeigt einen Schnitt durch die Mehrlagenleiterplatte L aus3 in der Ebene A-A.4 zeigt einen gehäusten Sensor3 mit Anschlusspins2 ,4 in einer insbesondere via Laser oder mechanisch freigelegten Kavität der Mehrlagenleiterplatte L. Die Mehrlagenleiterplatte L weist eine obere Außenlage7a ,6 und eine untere Außenlage7b ,6 auf, mit jeweils einer elektrisch leitenden Leiterbahnschicht7a ,7b und einer isolierenden Leiterplattenbasisschicht6 . - Die Mehrlagenleiterplatte L weist weiterhin mindestens eine Innenlage
6 ,8 zwischen den beiden Außenlagen7a ,6 und7b ,6 auf, wobei bei der Innenlage6 ,8 eine Leiterplattenbasisschicht6 zwischen zwei Leiterbahnschichten8 angeordnet ist. Das Material der Leiterplattenbasisschicht6 ist insbesondere ein mit Harz getränktes Glasfaserbasisgewebe. Der Sensor3 ist vorteilhafterweise zwischen der oberen Leiterbahnschicht7a und der unteren Leiterbahnschicht7b angeordnet, hier in der Außenlage7a ,6 , und vollständig mit Material der Leiterplattenbasisschicht6 umschlossen. Der Sensor3 ist dadurch vor Umgebungseinflüssen, insbesondere vor aggressiven Ölen geschützt. Die Anschlusspins2 ,4 des Sensors3 sind mittels Sensorpads5 mit der inneren Leiterbahnschicht8 elektrisch leitend verbunden. - Eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den Leiterbahnschichten
7b ,8 ist mittels elektrisch leitender Durchkontaktierungen9 , sog. Vias, hergestellt. Die Lage und Anzahl der Durchkontaktierungen9 kann insbesondere individuell an die entsprechende Applikation angepasst werden. - Je nach Bauart oder Anforderung, insbesondere je nach Abstand des Sensors
3 zum zu sensierenden Teil, kann der Sensor3 auch in einer Innenlage8 ,6 angeordnet sein. - Insbesondere sind in der unteren Leiterbahnschicht
7b der Mehrlagenleiterplatte L, hier nicht gezeigte externe Anschlusspads zum elektrischen Verbinden des Sensors3 mit elektrischen Bauteilen außerhalb der Mehrlagenleiterplatte L ausgebildet. -
5 zeigt wie4 einen gehäusten Sensor3 in einer Kavität der Mehrlagenleiterplatte L, wobei hier in unmittelbarer Nähe des Sensors3 ein zusätzliches, mit dem Sensor3 elektrisch leitend verbundenes elektrisches Bauteil20 , insbesondere ein Entstörbauteil, angeordnet ist. - Ein Vorteil bei der Anordnung des Entstörbauteils in unmittelbarer Nähe des Sensors
3 sind sehr kurze und niederimpedante Leitungswege, was wiederum zur Erhöhung der Kompaktheit der Mehrlagenleiterplatte L führt. - Das elektrische Bauteil
20 ist hier der Übersicht halber nur schematisch eingezeichnet. Es kann insbesondere in einer Außenlage7a ,6 oder7b ,6 oder einer Innenlage8 ,6 angeordnet sein. Das Bauteil20 ist mit dem Sensor3 mittels innerer Leiterbahnschichten8 elektrisch leitend verbunden (hier nicht gezeigt). Die Verbindung des Bauteils20 mit der Leiterbahnschicht8 ist hier über eine Lötverbindung15 realisiert. An Stelle der Löterverbindung15 könnte auch jede andere stoffschlüssige Verbindungsart, wie zum Beispiel Verkleben Anwendung finden. - Ein bedeutender Vorteil der Integration eines gehäusten Sensors gegenüber der Integration von bare- die Sensoren in eine Mehrlagenleiterplatte ist, dass ein Abgleich des Sensors bereits beim Hersteller erfolgen kann. Ein nachträglicher Abgleich ist somit nicht notwendig. Desweiteren sind die Sensoren durch das Umschließen mit Resin bzw. Harz und Leiterplattenbasismaterialien vor Migration von Öl, insbesondere bei Verwendung in Getriebesteuerungen und somit in Ihrer Funktionalität geschützt.
- Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung ist, dass in die Mehrlagenleiterplatte, bei der die Signal- und Leitungsverdrahtung schon realisiert ist, ein weiteres Bauteil, insbesondere ein gehäuster Sensor zwischen die Außenlagen integriert wird und somit kostenintensive und zeitaufwendige Prozesse für die Oberflächenmontage und Oberflächenverdrahtung des Sensors wegfallen. Die Sensoren liegen somit insbesondere alle in der Mehrlagenleiterplatte auf einer Ebene, was sich für die Messwertermittlung positiv auswirken kann.
- Die Sensoren werden vorteilhafterweise an den vorhergesehenen Positionen in die Mehrlagenleiterplatte integriert. Die Vorteile der Ölbeständigkeit sind bei allen Varianten gegeben. Auf Grund des Einsatzes in einer Mehrlagenleiterplatte fallen aufwendige Prozesse für Abdichtung und Kapselung eines Sensors von der Umgebung weg. Auch ist der Einsatz von teuren Dichtstoffen bei dieser Ausführung nicht notwendig.
- Bezugszeichenliste
-
- 1, 5
- Anschlusspad
- 2, 4
- Anschlusspin
- 3
- Sensor, gehäust
- 6
- Leiterplattenbasisschicht, Prepreg-Schicht
- 7a
- Obere Leiterbahnschicht, Außenlage
- 7b
- Untere Leiterbahnschicht, Außenlage
- 8
- Leiterbahnschicht, innen
- 9
- Durchkontaktierung
- 10
- Sensordomgehäuse
- 11
- Sensordomkappe
- 12
- Aussparung für Steuereinheit
- 13
- Leistungspfad
- 14
- Signalpfad
- 15
- Lötverbindung
- 19
- Elektrischer Kontakt
- 20
- Entstörbauteil
- L
- Kompakte Mehrlagenleiterplatte
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- WO 2006/108932 A1 [0006]
Claims (7)
- Kompakte Mehrlagenleiterplatte (L) in einem KFZ-Steuergerät umfassend mindestens einen gehäusten Sensor (
3 ) mit Anschlusspins (2 ,4 ) wobei die Mehrlagenleiterplatte (L) eine obere Außenlage (7a ,6 ) und eine untere Außenlage (7b ,6 ), jeweils umfassend eine elektrisch leitende Leiterbahnschicht (7a ,7b ) und eine isolierende Leiterplattenbasisschicht (6 ), und mindestens eine Innenlage (8 ,6 ) zwischen den beiden Außenlagen umfasst, wobei bei der Innenlage (6 ,8 ) eine Leiterplattenbasisschicht (6 ) zwischen zwei Leiterbahnschichten (8 ) angeordnet ist dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Leiterplattenbasisschicht (6 ) der Mehrlagen-leiterplatte (L) ein mit Harz getränktes Glasfaserbasisgewebe ist, der Sensor (3 ) zwischen der oberen Leiterbahnschicht (7a ) und der unteren Leiterbahnschicht (7b ) vollständig mit Material der Leiterplattenbasisschicht (6 ) umschlossen, angeordnet ist, und mit einer Leiterbahnstruktur (7a ,7b ,8 ,13 ,14 ) der Mehrlagenleiterplatte (L) elektrisch leitend verbunden ist. - Kompakte Mehrlagenleiterplatte (L) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektrisch leitende Verbindung zwischen Leiterbahnschichten (
7a ,7b ,8 ) mittels Durchkontaktierungen (9 ) hergestellt ist. - Kompakte Mehrlagenleiterplatte (L) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (
3 (20 ) in einer Außenlage ((7a ,6 ), (7b ,6 )) oder in einer Innenlage (8 ,6 ) angeordnet ist. - Kompakte Mehrlagenleiterplatte (L) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in unmittelbarer Nähe des Sensors (
3 ) mindestens ein zusätzliches, mit dem Sensor (3 ) elektrisch leitend verbundenes elektrisches Bauteil (20 ), insbesondere ein Entstörbauteil, angeordnet ist. - Kompakte Mehrlagenleiterplatte (L) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnstruktur mindestens einen Leistungspfad (
13 ) und mindestens einen Signalpfad (14 ) umfasst, und dass ein Sensor (3 ) mit einem Signalpfad (14 ) signalübertragend verbunden ist. - Kompakte Mehrlagenleiterplatte (L) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Mehrlagenleiterplatte (L) mindestens eine Steuereinheit mit mindestens einem Prozessor angeordnet ist.
- KFZ-Steuergerät mit einer Steuereinheit, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit auf einer kompakten Mehrlagenleiterplatte (L) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 angeordnet ist.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102014216585.7A DE102014216585A1 (de) | 2014-03-12 | 2014-08-21 | Kompakte Mehrlagenleiterplatte mit integriertem Sensor zum Einsatz in einem KFZ-Steuergerät |
PCT/EP2015/053545 WO2015135735A1 (de) | 2014-03-12 | 2015-02-19 | Kompakte mehrlagenleiterplatte mit integriertem sensor zum einsatz in einem kfz-steuergerät |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102014204583.5 | 2014-03-12 | ||
DE102014204583 | 2014-03-12 | ||
DE102014216585.7A DE102014216585A1 (de) | 2014-03-12 | 2014-08-21 | Kompakte Mehrlagenleiterplatte mit integriertem Sensor zum Einsatz in einem KFZ-Steuergerät |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102014216585A1 true DE102014216585A1 (de) | 2015-09-17 |
Family
ID=54010251
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102014216585.7A Pending DE102014216585A1 (de) | 2014-03-12 | 2014-08-21 | Kompakte Mehrlagenleiterplatte mit integriertem Sensor zum Einsatz in einem KFZ-Steuergerät |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102014216585A1 (de) |
WO (1) | WO2015135735A1 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102015219571A1 (de) * | 2015-10-09 | 2017-04-13 | Conti Temic Microelectronic Gmbh | Sensordom-Anordnung |
DE102016226156A1 (de) * | 2016-12-23 | 2018-06-28 | Conti Temic Microelectronic Gmbh | Sensoranordnung und Steuergerät mit Sensoranordnung |
DE102019215711A1 (de) * | 2019-10-14 | 2021-04-15 | Vitesco Technologies Germany Gmbh | Organische Leiterplatte, Getriebe mit einer organischen Leiterplatte und Herstellungsverfahren zum Herstellen einer organischen Leiterplatte |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006108932A1 (fr) | 2005-04-15 | 2006-10-19 | Home Building System Technologies | Batiment prefabrique et ossature pour un tel batiment |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10224221A1 (de) * | 2002-05-31 | 2003-12-11 | Siemens Ag | Elektrische Vorrichtung |
DE102004046150A1 (de) * | 2004-09-23 | 2006-03-30 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Vorrichtung und Verfahren zur Schwingungsbeeinflussung eines Flächenelementes |
DE102004058135A1 (de) * | 2004-12-02 | 2006-06-08 | Kurt-Schwabe-Institut für Mess- und Sensortechnik e.V. Meinsberg | Kohlendioxidsensor |
JP2009290021A (ja) * | 2008-05-29 | 2009-12-10 | Toshiba Corp | 部品内蔵プリント配線板、同配線板の製造方法および電子機器 |
DE102009045279A1 (de) * | 2009-10-02 | 2011-04-07 | Zf Friedrichshafen Ag | Schaltungsmodul, Leiterplattenanordnung und modulares Steuergerät sowie Verfahren zur Herstellung eines solchen |
-
2014
- 2014-08-21 DE DE102014216585.7A patent/DE102014216585A1/de active Pending
-
2015
- 2015-02-19 WO PCT/EP2015/053545 patent/WO2015135735A1/de active Application Filing
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006108932A1 (fr) | 2005-04-15 | 2006-10-19 | Home Building System Technologies | Batiment prefabrique et ossature pour un tel batiment |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102015219571A1 (de) * | 2015-10-09 | 2017-04-13 | Conti Temic Microelectronic Gmbh | Sensordom-Anordnung |
US11092514B2 (en) | 2015-10-09 | 2021-08-17 | Conti Temic Microelectronic Gmbh | Sensor dome arrangement |
DE102016226156A1 (de) * | 2016-12-23 | 2018-06-28 | Conti Temic Microelectronic Gmbh | Sensoranordnung und Steuergerät mit Sensoranordnung |
DE102019215711A1 (de) * | 2019-10-14 | 2021-04-15 | Vitesco Technologies Germany Gmbh | Organische Leiterplatte, Getriebe mit einer organischen Leiterplatte und Herstellungsverfahren zum Herstellen einer organischen Leiterplatte |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2015135735A1 (de) | 2015-09-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2649869B1 (de) | Steuermodul und verfahren zu seiner herstellung | |
DE112016004757T5 (de) | Elektronische steuervorrichtung | |
EP1882401B1 (de) | Steuereinheit mit einer flexiblen leiterplatte | |
WO2015135734A1 (de) | Leistungsbauteil in einer leiterplatte integriert | |
EP2514282B1 (de) | Leiterplatte mit mehreren übereinander angeordneten leiterplattenlagen mit einer bare-die-montage für den einsatz als getriebesteuerung | |
DE102013201424B4 (de) | Steuergerät | |
DE102013215227A1 (de) | Verkapseltes Elektronikmodul mit Flexfolienanbindung, insbesondere für ein Kfz-Getriebesteuermodul | |
DE102014216587A1 (de) | Sensormodul mit einem gehäusten Sensor in einer Mehrlagenleiterplatte | |
DE102007019098B4 (de) | Modul für eine integrierte Steuerelektronik mit vereinfachtem Aufbau | |
DE102014216585A1 (de) | Kompakte Mehrlagenleiterplatte mit integriertem Sensor zum Einsatz in einem KFZ-Steuergerät | |
EP2055155A1 (de) | Steuergerät für ein kraftfahrzeug | |
EP1366313B1 (de) | Mechatronische getriebesteuerung | |
DE102014216590A1 (de) | Sensorbaustein mit einem gehäusten Sensor in einer Mehrlagenleiterplatte | |
DE102013209296B4 (de) | Elektronisches Modul, insbesondere Steuergerät für ein Fahrzeug | |
DE102007032594B4 (de) | Steuervorrichtung und Verfahren zur Herstellung einer Steuervorrichtung | |
WO2008040626A1 (de) | Anordnung mit einem basiselement und mindestens einem ersten flexiblen leiterbahnträger und einem zweiten flexiblen leiterbahnträger | |
WO2015014509A1 (de) | Mehrstufiges dichtsystem zum einsatz in einem kraftfahrzeugsteuergerät | |
EP2768293A1 (de) | Leiterplatte für elektrische Schaltungen | |
DE102014210576A1 (de) | Hermetisch abgedichtete Elektronikeinheit mit flexibler Leiterplatte | |
WO2017054981A1 (de) | Elektronikmodul für ein getriebesteuergerät | |
EP2671431A1 (de) | Leiterplattenanordnung | |
DE102017208472A1 (de) | Verfahren zur Herstellung einer elektronischen Komponente und elektronische Komponente | |
EP2448389B1 (de) | Elektrisches Gerät | |
DE102013224119B4 (de) | Anordnung zum elektrischen Verbinden eines Schaltungsträgers | |
DE102015217570B4 (de) | KFZ-Steuergerät mit integriertem Sensor und Sensortragkörper |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: VITESCO TECHNOLOGIES GERMANY GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: CONTI TEMIC MICROELECTRONIC GMBH, 90411 NUERNBERG, DE |
|
R163 | Identified publications notified | ||
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication |