DE102016215086B4 - Printed circuit board and circuit assembly with printed circuit board - Google Patents

Abstract

Leiterplatte (1),
- mit einem Schichtpaket (2), das wenigstens eine Leiterbahnschicht und wenigstens eine Trägerschicht, auf der die Leiterbahnschicht angeordnet ist und die zur strukturellen Stabilisierung der Leiterbahnschicht dient, aufweist, wobei die Trägerschicht faserverstärkten duroplastischen Kunststoff umfasst, und
- mit einem Abdichtrahmen (3) aus thermoplastischem Kunststoff, der zur mediendichten Umhausung wenigstens einer Kontaktstelle eines in einem bestimmungsgemäßen Montagezustand an dem Schichtpaket (2) angeordneten elektronischen Bauteils (22) gegenüber der Umgebung dient, wobei der Abdichtrahmen (3) teilweise in das Schichtpaket (2) eingebettet ist, so dass eine mediendichte, stoffschlüssige Verbindung zwischen dem duroplastischen Kunststoff des Schichtpakets (2) und dem thermoplastischen Kunststoff des Abdichtrahmens (3) ausgebildet ist.

Circuit board (1),
- with a layer package (2) which has at least one conductor track layer and at least one carrier layer on which the conductor track layer is arranged and which serves to structurally stabilize the conductor track layer, wherein the carrier layer comprises fiber-reinforced thermosetting plastic, and
- with a sealing frame (3) made of thermoplastic material, which serves for the media-tight housing of at least one contact point of an electronic component (22) arranged on the layer package (2) in a proper assembly state from the environment, wherein the sealing frame (3) is partially embedded in the layer package (2) so that a media-tight, material-locking connection is formed between the thermosetting plastic of the layer package (2) and the thermoplastic plastic of the sealing frame (3).

Description

Die Erfindung betrifft eine Leiterplatte sowie eine Schaltungsbaugruppe mit einer solchen Leiterplatte.The invention relates to a printed circuit board and a circuit assembly with such a printed circuit board.

Leiterplatten werden üblicherweise zum Aufbau von elektronischen Schaltungen eingesetzt. Die Leiterplatten dienen dabei meist als Tragstruktur für elektronische Bauteile, wie z. B. Transistoren, Mikroprozessoren, ASICs und dergleichen, sowie zur Bereitbestellung von Leiterbahnen, mittels derer die elektrischen Bauteile im bestimmungsgemäßen Montagezustand untereinander kontaktiert sind. Eine derartige elektronische Schaltung kann beispielsweise ein Steuergerät (auch als Steuereinheit bezeichnet) eines Motors und/oder Getriebes eines Kraftfahrzeugs darstellen. Um die elektronischen Bauteile vor mechanischen und/oder chemischen Einflüssen und/oder Verschmutzung zu schützen, werden die Leiterplatten, die die Schaltungen tragen, herkömmlicherweise in einem Gehäuse angeordnet.Printed circuit boards are usually used to build electronic circuits. The printed circuit boards usually serve as a support structure for electronic components, such as transistors, microprocessors, ASICs and the like, as well as for providing conductor tracks by means of which the electrical components are connected to one another in the intended assembly state. Such an electronic circuit can, for example, be a control device (also referred to as a control unit) of an engine and/or transmission of a motor vehicle. In order to protect the electronic components from mechanical and/or chemical influences and/or contamination, the printed circuit boards that carry the circuits are usually arranged in a housing.

Bei Kraftfahrzeugen kommen Steuergeräte für Motoren und/oder Getriebe häufig im Motorraum, im oder am Getriebe zum Einsatz. Deshalb kommt der Mediendichtheit des Gehäuses dieser Steuergeräte eine besondere Bedeutung zu, insbesondere da in solchen Einsatzbereichen vergleichsweise aggressive Medien, wie beispielsweise Öldämpfe, Gase und/oder Flüssigkeiten auftreten können, die die elektronischen Bauteile und/oder deren Kontaktstellen zur Leiterplatte schädigen können.In motor vehicles, control units for engines and/or transmissions are often used in the engine compartment, in or on the transmission. The media-tightness of the housing of these control units is therefore particularly important, especially since relatively aggressive media such as oil vapors, gases and/or liquids can occur in such areas of application, which can damage the electronic components and/or their contact points with the circuit board.

Des Weiteren treten in den vorstehend beschriebenen Einsatzbereichen oftmals erhöhte Temperaturen auf, so dass Gehäuse, die mittels klassischer Dichtungselemente (z. B. Dichtungsringe und dergleichen) abgedichtet sind, aufgrund beispielsweise unterschiedlicher Wärmeausdehnungen unter Umständen keinen ausreichenden Schutz gegen die beschriebenen aggressiven Medien bieten. Außerdem erfordern der Einsatz von solchen separaten Gehäusen, sowie die Abdichtung mittels solcher klassischer Dichtungselemente einen hohen Montageaufwand.Furthermore, elevated temperatures often occur in the areas of application described above, so that housings that are sealed using classic sealing elements (e.g. sealing rings and the like) may not offer sufficient protection against the aggressive media described due to, for example, different thermal expansions. In addition, the use of such separate housings and sealing using such classic sealing elements require a high level of assembly effort.

Aus der DE 10 2013 226 150 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen eines Elektronikmoduls bekannt, bei dem ein Leiterplattenelement bereitgestellt wird und an dem Leiterplattenelement ein Gehäuseteilelement angebracht wird. Das Gehäuseteilelement wird dabei zunächst separat hergestellt und bereitgestellt. Das Gehäuseteilelement ist mit einem reversibel plastifizierbaren Material wie zum Beispiel einem Thermoplast, beispielsweise Polyamid, ausgebildet. Zumindest ein Teilbereich einer Oberfläche des Gehäuseteilelements wird dann reversibel plastifiziert, beispielsweise durch lokales Erhitzen, insbesondere durch Bestrahlen mit Licht. Das Gehäuseteilelement wird dann an dem Leiterplattenelement durch Zusammenfügen des plastifizierten Teilbereichs der Oberfläche des Gehäuseteilelements mit einem mikrostrukturierten Teilbereich des Leiterplattenelements und anschließendes Verfestigen des plastifizierten Teilbereichs angebracht. Dabei kommt es zu einer formschlüssigen und hermetisch dichten Verbindung zwischen dem Gehäuseteilelement und dem Leiterplattenelement.From the EN 10 2013 226 150 A1 A method for producing an electronic module is known in which a circuit board element is provided and a housing part element is attached to the circuit board element. The housing part element is initially manufactured and provided separately. The housing part element is formed with a reversibly plasticizable material such as a thermoplastic, for example polyamide. At least a partial area of a surface of the housing part element is then reversibly plasticized, for example by local heating, in particular by irradiation with light. The housing part element is then attached to the circuit board element by joining the plasticized partial area of the surface of the housing part element with a microstructured partial area of the circuit board element and then solidifying the plasticized partial area. This results in a positive and hermetically sealed connection between the housing part element and the circuit board element.

Aus der DE 199 44 383 A1 ist ein Gehäuse für elektrische oder elektronische Vorrichtungen oder Bauteile bekannt. Es besteht aus einem Formteil aus thermoplastischem Kunststoff, das an ausgewählten Stellen auf seiner Oberfläche elektrische Leiterbahnen mit an vorbestimmten Stellen angebrachten Kontaktstiften aufweist, wobei die Leiterbahnen mit einer Schicht aus thermoplastischem Kunststoff bedeckt sind. Vorzugsweise handelt es sich dabei um ein mehrschichtiges Formteil, wobei sich zwischen mindestens zwei Schichten Leiterbahnen befinden, auf die gegebenenfalls auch elektronische Bauteile wie Sensoren, Mikroschalter oder SMD-Bauteile aufgebracht sind, die wahlweise mit umspritzt werden.From the DE 199 44 383 A1 A housing for electrical or electronic devices or components is known. It consists of a molded part made of thermoplastic material, which has electrical conductor tracks with contact pins attached at predetermined locations on its surface at selected points, the conductor tracks being covered with a layer of thermoplastic material. It is preferably a multi-layer molded part, with conductor tracks located between at least two layers, onto which electronic components such as sensors, microswitches or SMD components are optionally applied, which are optionally overmolded.

Der Erfindung liegt die Aufnahme zugrunde, eine einfach herzustellende und mediendichte Abdichtung wenigstens einer Kontaktstelle eines elektrischen Bauteils auf einer Leiterplatte zu ermöglichen.The invention is based on the provision of an easy-to-manufacture and media-tight seal for at least one contact point of an electrical component on a circuit board.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Leiterplatte mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Des Weiteren wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch eine Schaltungsbaugruppe mit den Merkmalen des Anspruchs 8. Vorteilhafte und teils für sich erfinderische Ausführungsformen und Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung dargelegt.This object is achieved according to the invention by a printed circuit board with the features of claim 1. Furthermore, the object is achieved according to the invention by a circuit assembly with the features of claim 8. Advantageous and partly inventive embodiments and further developments of the invention are set out in the subclaims and the following description.

Die erfindungsgemäße Leiterplatte umfasst ein Schichtpaket, das wenigstens eine Leiterbahnschicht sowie wenigstens eine Trägerschicht aufweist, auf der die Leiterbahnschicht angeordnet ist und die zur strukturellen Stabilisierung der Leiterbahnschicht dient, wobei die Trägerschicht faserverstärkten duroplastischen Kunststoff umfasst. Vorzugsweise ist im Fall mehrerer Träger- und Leiterbahnschichten auf jeder Trägerschicht eine zugeordnete Leiterbahnschicht angeordnet. Des Weiteren umfasst die Leiterplatte einen Abdichtrahmen aus thermoplastischem Kunststoff, der zur mediendichten Umhausung wenigstens einer Kontaktstelle eines in einem bestimmungsgemäßen Montagezustand an dem Schichtpaket angeordneten, (insbesondere mit der Leiterbahnschicht oder wenigstens einer der Leiterbahnschichten kontaktierten) elektronischen Bauteils gegenüber der Umgebung dient. Der Abdichtrahmen ist dabei teilweise in das Schichtpaket, vorzugsweise in die Trägerschicht oder ggf. mehrere der Trägerschichten, eingebettet, so dass eine mediendichte, stoffschlüssige Verbindung zwischen dem duroplastischen Kunststoff des Schichtpakets, bzw. der jeweiligen Trägerschicht, und dem thermoplastischen Kunststoff des Abdichtrahmens ausgebildet ist.The circuit board according to the invention comprises a layer package which has at least one conductor track layer and at least one carrier layer on which the conductor track layer is arranged and which serves to structurally stabilize the conductor track layer, wherein the carrier layer comprises fiber-reinforced thermosetting plastic. In the case of several carrier and conductor track layers, an associated conductor track layer is preferably arranged on each carrier layer. Furthermore, the circuit board comprises a sealing frame made of thermoplastic material which is used for the media-tight housing of at least one contact point of an electronic component arranged on the layer package in a proper assembly state (in particular contacted with the conductor track layer or at least one of the conductor track layers) from the environment. The sealing frame is partially embedded in the layer package, preferably in the carrier layer or possibly several of the carrier layers, so that a media-tight, material-locking connection is formed between the thermosetting plastic of the layer package, or the respective carrier layer, and the thermoplastic plastic of the sealing frame.

Unter „teilweise eingebettet“ wird hier und im Folgenden insbesondere verstanden, dass der Abdichtrahmen nicht vollständig von dem Schichtpaket, insbesondere von der jeweiligen Trägerschicht umgeben ist, sondern an zumindest einer Oberfläche des Schichtpakets von der Umgebung der Leiterplatte her zugänglich ist.The term “partially embedded” is understood here and below in particular to mean that the sealing frame is not completely surrounded by the layer package, in particular by the respective carrier layer, but is accessible on at least one surface of the layer package from the surroundings of the circuit board.

Der Abdichtrahmen dient wie vorstehend beschrieben zur Anbindung einer Umhausung direkt an die Leiterplatte. Die Leiterplatte, konkret das Schichtpaket bildet in diesem Fall selbst einen Teil der Wandung der Umhausung. Dadurch kann ein von der Leiterplatte vollständig separates Gehäuse, in dem die Leiterplatte im bestimmungsgemäßen Montagezustand aufgenommen ist, entfallen, so dass vorteilhafterweise Montageaufwand sowie Bauraum eingespart werden kann. Des Weiteren ist durch die Integration des Abdichtrahmens in das Schichtpaket, insbesondere in dessen Trägerschicht, bereits ein hoher Grad an Mediendichtheit gewährleistet.As described above, the sealing frame is used to connect a housing directly to the circuit board. In this case, the circuit board, specifically the layer package, itself forms part of the wall of the housing. This means that a housing that is completely separate from the circuit board and in which the circuit board is housed in the intended assembled state is not required, so that assembly effort and installation space can be saved. Furthermore, the integration of the sealing frame into the layer package, in particular into its carrier layer, already ensures a high degree of media tightness.

Erfindungsgemäß umfasst die oder jede Trägerschicht einen faserverstärkten duroplastischen Kunststoff. Insbesondere ist die oder jede Trägerschicht aus einem derartigen Kunststoff, konkret aus mit duroplastischem Harz getränktem Gewebe, wie zum Beispiel einem Glas- oder Aramid-Fasergewebe gebildet. Mit anderen Worten ist die Leiterplatte, konkret deren Schichtpaket insbesondere nach Art einer FR4- oder FR5-Leiterplatte aufgebaut. Der aus thermoplastischem Kunststoff gebildete Abdichtrahmen ist in diesem Fall also in das duroplastische Harz der (oder der jeweiligen) Trägerschicht eingebettet. Vorzugsweise ist dabei eine mediendichte, stoffschlüssige Verbindung zwischen dem duroplastischen Harz und dem thermoplastischen Kunststoff des Abdichtrahmens ausgebildet. Zweckmäßigerweise ist der thermoplastische Kunststoff dabei derart gewählt, dass dieser eine besonders gute Haftung zu dem Harz der Trägerschicht aufweist.According to the invention, the or each carrier layer comprises a fiber-reinforced thermosetting plastic. In particular, the or each carrier layer is made of such a plastic, specifically of fabric impregnated with thermosetting resin, such as a glass or aramid fiber fabric. In other words, the circuit board, specifically its layer package, is constructed in the manner of an FR4 or FR5 circuit board. In this case, the sealing frame made of thermoplastic plastic is embedded in the thermosetting resin of the (or the respective) carrier layer. Preferably, a media-tight, material-locking connection is formed between the thermosetting resin and the thermoplastic plastic of the sealing frame. The thermoplastic plastic is expediently selected such that it has particularly good adhesion to the resin of the carrier layer.

Der Abdichtrahmen ist in einer weiteren bevorzugten Ausführung derart geformt, dass ein insbesondere ringförmig geschlossener Rand um wenigstens einen Teilbereich des Schichtpakets gebildet ist. Der derart umrandete (Teil-)Bereich des Schichtpakets, insbesondere der Oberfläche des Schichtpakets, wird im Folgenden auch als „Elektronikbereich“, in Bezug auf das auf der umrandeten Fläche aufsetzende Raumvolumen insbesondere als „Elektronikraum“ bezeichnet. In diesem Elektronikraum sind im bestimmungsgemäßen Montagezustand die oder die jeweilige zu umhausende Kontaktstelle, insbesondere auch die der jeweiligen Kontaktstelle zugeordneten elektronischen Bauteile angeordnet.In a further preferred embodiment, the sealing frame is shaped in such a way that a closed edge, in particular in a ring shape, is formed around at least a partial area of the layer package. The (partial) area of the layer package, in particular the surface of the layer package, which is bordered in this way is also referred to below as the "electronics area" and, in relation to the volume of space on the bordered area, in particular as the "electronics space". In the intended assembly state, the respective contact point(s) to be enclosed, in particular also the electronic components assigned to the respective contact point, are arranged in this electronics space.

In einer zweckmäßigen Ausführung ist der Abdichtrahmen - zumindest ein Teil des Abdichtrahmens - an einer Flachseite des (vorzugsweise plattenartig ausgebildeten) Schichtpakets der Leiterplatte zugänglich. D. h. der Abdichtrahmen liegt an dieser Flachseite des Schichtpakets zum Teil offen. Der in diesem Fall von dem Abdichtrahmen definierte (umrandete) Elektronikraum deckt dabei eine im Vergleich zur Gesamtfläche des Schichtpakets kleinere Fläche (d. h. einen Teilbereich der entsprechenden Flachseite) ab.In a practical embodiment, the sealing frame - at least part of the sealing frame - is accessible on a flat side of the (preferably plate-shaped) layer package of the circuit board. This means that the sealing frame is partially open on this flat side of the layer package. The electronics space defined (bordered) by the sealing frame in this case covers a smaller area (i.e. a partial area of the corresponding flat side) compared to the total area of the layer package.

In einer alternativen Ausführung steht der Abdichtrahmen insbesondere an den Schmalseiten (auch als Kanten bezeichnet) des (insbesondere plattenartigen) Schichtpakets vor. Das heißt, dass der Abdichtrahmen in Richtung der Ebene des Schichtpakets über dieses hinausragt. In diesem Fall umfasst der Elektronikraum die gesamte Flachseite des Schichtpakets. Im bestimmungsgemäßen Montagezustand ist dabei die gesamte, entsprechende Flachseite des Schichtpakets vollständig eingehaust.In an alternative design, the sealing frame protrudes particularly on the narrow sides (also referred to as edges) of the (particularly plate-like) layer package. This means that the sealing frame protrudes beyond the layer package in the direction of the plane of the layer package. In this case, the electronics compartment encompasses the entire flat side of the layer package. When installed as intended, the entire corresponding flat side of the layer package is completely enclosed.

In einer bevorzugten Ausführung bildet der Abdichtrahmen einen über die Oberfläche der Flachseite des (insbesondere plattenartigen) Schichtpakets überstehenden Steg (im Folgenden als Rahmensteg bezeichnet). Beispielsweise ist dieser Rahmensteg dabei derart hoch über die Oberfläche der Flachseite überstehend ausgeführt, dass im bestimmungsgemäßen Montagezustand auf dem Schichtpaket angeordnete elektronische Bauteile von dem von der Oberfläche der Flachseite wegweisenden Ende des Rahmenstegs überragt werden.In a preferred embodiment, the sealing frame forms a web (hereinafter referred to as frame web) that projects beyond the surface of the flat side of the (particularly plate-like) layer package. For example, this frame web is designed to project so high above the surface of the flat side that, in the intended assembly state, electronic components arranged on the layer package are overhung by the end of the frame web pointing away from the surface of the flat side.

In einer zweckmäßigen Ausführungsform ist der von dem Abdichtrahmen definierte Elektronikraum im bestimmungsgemäßen Montagezustand mittels eines an dem Abdichtrahmen montierten Gehäuseelements mediendicht verschlossen. Unter dem Begriff „Gehäuseelement“ wird hier und im Folgenden lediglich das Bauteil verstanden, das bei Befestigung an dem Abdichtrahmen in Zusammenwirkung mit diesem zu einem mediendichten Verschluss des Elektronikraums führt. Bei dem Gehäuseelement handelt es sich dabei insbesondere um einen „Deckel“ . Gleichermaßen wird auch das Gehäuse eines innerhalb des Elektronikraums mit dem Schichtpaket kontaktierten elektronischen Bauteils (bspw. eines Sensors oder dergleichen) als ein solches Gehäuseelement verstanden und genutzt, insbesondere indem dieses Gehäuse über die gesamte Länge des Abdichtrahmens verlaufend mediendicht mit dem Abdichtrahmen verbunden ist.In an expedient embodiment, the electronics compartment defined by the sealing frame is sealed in a media-tight manner in the intended assembly state by means of a housing element mounted on the sealing frame. The term "housing element" is understood here and in the following to mean only the component which, when attached to the sealing frame in conjunction with the latter, leads to a media-tight closure of the electronics compartment. The housing element is in particular a "cover". Likewise, the housing of an electronic component (e.g. a sensor or the like) which is in contact with the layer package within the electronics compartment is also referred to as a Such a housing element is understood and used, in particular in that this housing is connected to the sealing frame in a media-tight manner over the entire length of the sealing frame.

In einer besonders bevorzugten Ausführung ist der Abdichtrahmen zur Ausbildung einer insbesondere durch Laserstrahlfügen (d. h. mittels eines Laserstrahlfügeverfahrens) hergestellten stoffschlüssigen Verbindung mit dem vorstehend beschriebenen Gehäuseelement aus einem mittels Laserstrahlung schweißbaren thermoplastischen Kunststoff, insbesondere aus laserstrahltransparentem oder laserstrahlabsorbierendem thermoplastischem Kunststoff ausgebildet. In diesem Fall ist zweckmäßigerweise das Material des Gehäuseelements entsprechend umgekehrt aus einem laserstrahlabsorbierenden bzw. laserstrahltransparenten, thermoplastischen Kunststoff gebildet, der vorzugsweise zu dem Kunststoff des Abdichtrahmens kompatibel ist. Eine durch Laserstrahlfügen hergestellte Verbindung zweier Kunststoffbauteile - in diesem Fall wird Laserstrahlfügen auch als Laserstrahlschweißen von Kunststoffen bezeichnet - stellt vorteilhafterweise eine mediendichte, stoffschlüssige Verbindung dar, die insbesondere einfach und mit kurzen Prozesszeiten herstellbar ist. Des Weiteren können aufgrund der bereits in sich mediendichten Verbindung zusätzliche Dichtungselemente und/oder Befestigungselemente entfallen.In a particularly preferred embodiment, the sealing frame is made of a thermoplastic material that can be welded using laser radiation, in particular a laser beam transparent or laser beam absorbing thermoplastic material, to form a material-tight connection with the housing element described above, in particular by laser beam joining (i.e. by means of a laser beam joining process). In this case, the material of the housing element is expediently made of a laser beam absorbing or laser beam transparent thermoplastic material, which is preferably compatible with the plastic of the sealing frame. A connection between two plastic components made by laser beam joining - in this case laser beam joining is also referred to as laser beam welding of plastics - advantageously represents a media-tight, material-tight connection that can be produced in particular easily and with short process times. Furthermore, due to the already inherently media-tight connection, additional sealing elements and/or fastening elements can be omitted.

In einer alternativen Ausführung, insbesondere in dem Fall, dass der Abdichtrahmen den über die Oberfläche des Schichtpakets überstehenden Rahmensteg bildet, ist der dadurch gebildete Elektronikraum im bestimmungsgemäßen Montagezustand (und somit auch die in diesem Zustand darin angeordneten elektronischen Bauteile) mittels einer vorzugsweise spritzgießtechnisch eingebrachten Vergussmasse, beispielsweise einem Gießharz mediendicht umschlossen. In diesem Fall bildet der Abdichtrahmen mithin einen integral und mediendicht mit dem Schichtpaket verbundenen „Gießrahmen“ zum mediendichten Ausgießen des Elektronikraums.In an alternative embodiment, particularly in the case where the sealing frame forms the frame web that protrudes above the surface of the layer package, the electronics space formed thereby is enclosed in a media-tight manner in the intended assembly state (and thus also the electronic components arranged therein in this state) by means of a potting compound, preferably introduced by injection molding, such as a casting resin. In this case, the sealing frame therefore forms a "casting frame" that is integrally and media-tightly connected to the layer package for the media-tight casting of the electronics space.

In einer zweckmäßigen Ausführung umfasst die Leiterplatte außerdem sogenannte thermische Vias, die zur Ableitung der Wärme dienen, die im bestimmungsgemäßen Betrieb der Leiterplatte (insbesondere des die Leiterplatte umfassenden Steuergeräts) von den auf dem Schichtpaket angeordneten elektronischen Bauteilen stammt.In a practical embodiment, the circuit board also comprises so-called thermal vias, which serve to dissipate the heat that comes from the electronic components arranged on the layer package during normal operation of the circuit board (in particular of the control unit comprising the circuit board).

In einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist die Leiterplatte als sogenannte „Starr-Flex-Leiterplatte“ ausgebildet. Das heißt, dass an die Leiterbahnschicht oder wenigstens eine der Leiterbahnschichten ein flexibler Leiter, beispielsweise ein Flachleiterkabel, insbesondere eine flexible Leiterfolie oder dergleichen angebunden ist, so dass die Leiterplatte flexibel mit anderen elektrischen Bauteilen und/oder weiteren, Schaltungen tragenden Leiterplatten verbunden werden kann.In a further expedient embodiment, the circuit board is designed as a so-called "rigid-flex circuit board". This means that a flexible conductor, for example a flat conductor cable, in particular a flexible conductor foil or the like, is connected to the conductor track layer or at least one of the conductor track layers, so that the circuit board can be flexibly connected to other electrical components and/or other circuit boards carrying circuits.

In einer vorteilhaften Ausführung umfasst die Leiterplatte zusätzlich einen Metallkern. Dieser Metallkern kann beispielsweise zwischen mehreren Trägerschichten in die Leiterplatte integriert oder auf einer Seite der Trägerschicht oder der ggf. mehreren Trägerschichten angeordnet sein. Der Metallkern dient dabei zur Erhöhung der mechanischen Stabilität der Leiterplatte und/oder zur Verbesserung der Wärmeableitung aus den im bestimmungsgemäßen Montagezustand auf der Leiterplatte angeordneten elektronischen Bauteilen.In an advantageous embodiment, the circuit board additionally comprises a metal core. This metal core can, for example, be integrated into the circuit board between several carrier layers or arranged on one side of the carrier layer or possibly several carrier layers. The metal core serves to increase the mechanical stability of the circuit board and/or to improve heat dissipation from the electronic components arranged on the circuit board in the intended assembly state.

Die erfindungsgemäße Schaltungsbaugruppe umfasst die vorstehend beschriebene Leiterplatte. Des Weiteren umfasst die Schaltungsbaugruppe eine Anzahl von elektronischen Bauteilen, die auf der Leiterplatte, konkret auf deren Schichtpaket angeordnet ist. The circuit assembly according to the invention comprises the circuit board described above. Furthermore, the circuit assembly comprises a number of electronic components which are arranged on the circuit board, specifically on its layer package.

Außerdem ist wenigstens eine Kontaktstelle zwischen dem Schichtpaket, insbesondere zwischen dessen Leiterbahnschicht (bzw. gegebenenfalls mehreren Leiterbahnschichten) und dem elektronischen Bauteil oder einem der elektronischen Bauteile mittels des (vorstehend beschriebenen) an dem Abdichtrahmen der Leiterplatte mediendicht befestigten Gehäuseelements abgedichtet. Vorzugsweise sind dabei alle Kontaktstellen zwischen dem Schichtpaket und den elektronischen Bauteilen, zumindest aber die Kontaktstellen, die innerhalb des durch den Abdichtrahmen definierten Elektronikraums angeordnet sind, mediendicht umhaust.In addition, at least one contact point between the layer package, in particular between its conductor track layer (or possibly several conductor track layers) and the electronic component or one of the electronic components is sealed by means of the housing element (described above) which is attached to the sealing frame of the circuit board in a media-tight manner. Preferably, all contact points between the layer package and the electronic components, but at least the contact points which are arranged within the electronics space defined by the sealing frame, are enclosed in a media-tight manner.

In einer bevorzugten Ausführung ist der durch den Abdichtrahmen definierte Elektronikraum mittels des Gehäuseelements der vorstehend beschriebenen Art mittels Laserstrahlfügen, konkret mittels Kunststoff-Laserstrahlschweißen mediendicht verschlossen. D. h. das Gehäuseelement ist mittels Laserstrahlung an den Abdichtrahmen angeschweißt.In a preferred embodiment, the electronics space defined by the sealing frame is sealed in a media-tight manner by means of the housing element of the type described above by means of laser beam joining, specifically by means of plastic laser beam welding. This means that the housing element is welded to the sealing frame by means of laser radiation.

In einer zweckmäßigen Ausführung ist die Anzahl der in dem Elektronikraum angeordneten elektronischen Bauteile (vorzugsweise zusätzlich zu dem vorstehend beschriebenen Gehäuseelement) durch eine metallische Abdeckung umgeben. In einer zweckmäßigen Variante ist diese Abdeckung dabei in das Gehäuseelement (vorzugsweise in den das Gehäuseelement bildenden Deckel) integriert, insbesondere mit dem thermoplastischen Kunststoff des Gehäuseelements umspritzt. In einer alternativen Variante ist die Abdeckung separat von dem Gehäuseelement ausgeführt und vorzugsweise auf das Schichtpaket aufgeklebt oder daran mittels eines vorgefertigten Laminats befestigt. Zweckmäßigerweise ist das Gehäuseelement und die Abdeckung dabei derart gestaltet, dass das Gehäuseelement beim Verschweißen mit dem Abdichtrahmen die Abdeckung gegen das Schichtpaket drückt, so dass ein zum Verkleben oder Auflaminieren erforderlicher Fügedruck zwischen der Abdeckung und dem Schichtpaket aufgebracht wird. Die metallische Abdeckung dient dabei beispielsweise zur Erhöhung der Mediendichtheit und/oder insbesondere zur elektromagnetischen Abschirmung des Elektronikraums.In a practical embodiment, the number of electronic components arranged in the electronics compartment (preferably in addition to the housing element described above) is surrounded by a metal cover. In a practical variant, this cover is integrated into the housing element (preferably in the cover forming the housing element), in particular overmolded with the thermoplastic material of the housing element. In an alternative variant, the cover is designed separately from the housing element and preferably glued to the layer package or attached to it by means of a prefabricated laminate. The housing element and the cover are expediently designed in such a way that the housing element presses the cover against the layer package when it is welded to the sealing frame, so that a joining pressure required for gluing or laminating is applied between the cover and the layer package. The metallic cover serves, for example, to increase the media tightness and/or in particular for electromagnetic shielding of the electronics compartment.

In einer alternativen oder optional zusätzlichen Ausführung sind die in dem Elektronikraum angeordneten elektronischen Bauteile mit einer Vergussmasse vorzugsweise mediendicht umschlossen. Bei der Vergussmasse handelt es sich um das vorstehend beschriebene Gießharz, das eine mediendichte Abdichtung und Einhausung der elektronischen Bauteile ermöglicht. Insbesondere für den Fall, dass der Elektronikraum zusätzlich von dem Gehäuseelement verschlossen ist, handelt es sich bei der Vergussmasse vorzugsweise um ein Gel, das im Vergleich zu üblichen Gießharzen eine erhöhte Wärmeleitfähigkeit und/oder vibrationsdämpfende Eigenschaften aufweist.In an alternative or optional additional embodiment, the electronic components arranged in the electronics compartment are preferably enclosed in a media-tight manner with a potting compound. The potting compound is the casting resin described above, which enables media-tight sealing and housing of the electronic components. In particular, in the event that the electronics compartment is additionally closed by the housing element, the potting compound is preferably a gel that has increased thermal conductivity and/or vibration-damping properties compared to conventional casting resins.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

• 1 in einer schematischen Querschnittansicht eine Leiterplatte mit einem Schichtpaket und einem integrierten Abdichtrahmen aus thermoplastischem Kunststoff,
• 2 - 7 in Ansicht gemäß 1 jeweils ein weiteres Ausführungsbeispiel der Leiterplatte,
• 8 in Ansicht gemäß 1 eine Schaltungsbaugruppe, die eine Leiterplatte gemäß 1 umfasst, und
• 9 - 14 in Ansicht gemäß 1 jeweils ein weiteres Ausführungsbeispiele der Schaltungsbaugruppe.

In the following, embodiments of the invention are explained in more detail with reference to a drawing. In the drawing:

• 1 in a schematic cross-sectional view of a printed circuit board with a layer package and an integrated sealing frame made of thermoplastic material,
• 2 - 7 in view according to 1 another embodiment of the circuit board,
• 8th in view according to 1 a circuit assembly comprising a printed circuit board according to 1 includes, and
• 9 - 14 in view according to 1 each a further embodiment of the circuit assembly.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren stets mit gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are always provided with the same reference symbols in all figures.

In 1 ist eine Leiterplatte 1 dargestellt. Die Leiterplatte 1 umfasst ein in Form einer ebenen Platte ausgebildetes Schichtpaket 2 (auch als „Laminatpaket“ bezeichnet), das nach dem Prinzip einer FR4-Leiterplatte aufgebaut ist. Das Schichtpaket 2 umfasst somit mehrere aufeinander laminierte Schichten („Laminat-Lagen“), die jeweils abwechselnd zur Leitung elektrischer Signale oder zur mechanischen Stabilisierung dienen. Die zur Leitung der elektrischen Signale sowie zur Kontaktierung von elektronischen Bauteilen dienenden Schichten werden hier und im Folgenden als Leiterbahnschichten bezeichnet. Die Leiterbahnschichten weisen dabei (in der Ebene des Schichtpakets 2 und der jeweiligen Leiterbahnschicht verlaufende) Leiterbahnen auf, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch Kupfer gebildet sind. Die Schichten zur mechanischen Stabilisierung (konkret der Leiterbahnschichten) werden hier und im Folgenden als Trägerschichten bezeichnet. Die Trägerschichten sind dabei aus einem Glasfasergewebe gebildet, das mit einem duroplastischen Harz - beispielweise einem Epoxid-Harz - getränkt ist. Die Leiterbahnschichten sowie die Trägerschichten sind hier und im Folgenden nicht im Einzelnen dargestellt.In 1 a circuit board 1 is shown. The circuit board 1 comprises a layer package 2 (also referred to as a "laminate package") in the form of a flat plate, which is constructed according to the principle of an FR4 circuit board. The layer package 2 thus comprises several layers laminated on top of one another ("laminate layers"), each of which is used alternately to conduct electrical signals or for mechanical stabilization. The layers used to conduct the electrical signals and to contact electronic components are referred to here and below as conductor track layers. The conductor track layers have conductor tracks (running in the plane of the layer package 2 and the respective conductor track layer), which in the present exemplary embodiment are formed by copper. The layers for mechanical stabilization (specifically the conductor track layers) are referred to here and below as carrier layers. The carrier layers are made of a glass fiber fabric that is impregnated with a thermosetting resin - for example an epoxy resin. The conductor track layers and the carrier layers are not shown in detail here and below.

Die Leiterplatte 1 umfasst außerdem ein aus thermoplastischem Kunststoff gebildetes Element, das zumindest teilweise in das Schichtpaket 2, konkret in das duroplastische Harz wenigstens einer der Trägerschichten eingebettet ist. Dieses Element dient dabei zur mediendichten Anbindung eines Gehäuseelements, beispielsweise eines Gehäusedeckels an das Schichtpaket 2 der Leiterplatte 1, um im bestimmungsgemäßen Montagezustand an dem Schichtpaket 2 angeordnete und mit den Leiterbahnschichten verbundene elektronische Bauteile mediendicht zu umhausen. The circuit board 1 also comprises an element made of thermoplastic material, which is at least partially embedded in the layer package 2, specifically in the thermosetting resin of at least one of the carrier layers. This element serves for the media-tight connection of a housing element, for example a housing cover, to the layer package 2 of the circuit board 1 in order to enclose electronic components arranged on the layer package 2 and connected to the conductor track layers in a media-tight manner in the intended assembly state.

Dieses aus thermoplastischem Kunststoff gebildete Element wird hier und im Folgenden als Abdichtrahmen 3 bezeichnet.This element made of thermoplastic material is referred to here and below as sealing frame 3.

Im Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist der Abdichtrahmen 3 durch ein T-förmiges Profil gebildet, das innerhalb einer Flachseite 4 des Schichtpakets 2 einen Flächenbereich (d. h. einen Teilbereich der Oberfläche) dieser Flachseite 4 ringförmig geschlossen umrandet. Der von dem Abdichtrahmen 3 umrandete Flächenbereich wird hier und im Folgenden auch als Elektronikbereich, der auf diesem Flächenbereich aufstehende und von dem Abdichtrahmen 3 umrandete Raum als Elektronikraum 5 bezeichnet.In the embodiment according to 1 the sealing frame 3 is formed by a T-shaped profile which, within a flat side 4 of the layer package 2, surrounds a surface area (ie a partial area of the surface) of this flat side 4 in a closed ring shape. The surface area surrounded by the sealing frame 3 is also referred to here and below as the electronics area, and the space standing on this surface area and surrounded by the sealing frame 3 is referred to as the electronics space 5.

Der Querbalken des T-förmigen Profils des Abdichtrahmens 3 bildet dabei einen Fuß 6, mittels dessen der Abdichtrahmen 3 in dem Schichtpaket 2 eingebettet ist. Der Fuß 6 ist dabei sowohl stoffschlüssig, als auch formschlüssig in der entsprechenden Trägerschicht fixiert. Das Harz der entsprechenden Trägerschicht bildet dabei eine mediendichte Verbindung mit dem thermoplastischen Kunststoff des Abdichtrahmens 3 aus.The crossbar of the T-shaped profile of the sealing frame 3 forms a foot 6, by means of which the sealing frame 3 is embedded in the layer package 2. The foot 6 is fixed in the corresponding carrier layer both in a material-locking and a form-locking manner. The resin of the corresponding carrier layer forms a media-tight connection with the thermoplastic material of the sealing frame 3.

Der senkrechte Balken des T-förmigen Profils des Abdichtrahmens 3 bildet im vorliegenden Ausführungsbeispiel einen senkrecht auf der Flachseite 4 des Schichtpakets 2 aufstehenden Rahmensteg 7 aus, der den Elektronikraum 5 ringförmig geschlossen umrandet.In the present embodiment, the vertical beam of the T-shaped profile of the sealing frame 3 forms a frame standing vertically on the flat side 4 of the layer package 2 web 7, which forms a closed ring around the electronics compartment 5.

Im Ausführungsbeispiel gemäß 2 ist der Fuß 6 des Abdichtrahmens 2 auf der (ersten) Flachseite 4 der Leiterplatte 1 oberflächenbündig angeordnet. Der Rahmensteg 7 durchdringt dabei das Schichtpaket 2 und steht über die gegenüberliegende (zweite) Flachseite 4 zur Umrandung des Elektronikraums 5 über. In diesem Fall ist es beispielsweise möglich, sowohl am Rahmensteg 7 als auch am Fuß 6 des Abdichtrahmens 3 (d. h. auf beiden Flachseiten 4) jeweils ein Gehäuseelement stoffschlüssig mit dem Abdichtrahmen 3 zu verbinden.In the embodiment according to 2 the foot 6 of the sealing frame 2 is arranged flush with the surface on the (first) flat side 4 of the circuit board 1. The frame web 7 penetrates the layer package 2 and protrudes over the opposite (second) flat side 4 to the edge of the electronics compartment 5. In this case, it is possible, for example, to connect a housing element to the sealing frame 3 in a material-locking manner both on the frame web 7 and on the foot 6 of the sealing frame 3 (ie on both flat sides 4).

In 3 ist ein Ausführungsbeispiel der Leiterplatte 1 dargestellt, die zwei Abdichtrahmen 3 aufweist. Die beiden Abdichtrahmen 3 sind dabei auf den gegenüberliegenden Flachseiten 4 des Schichtpakets 2 (analog zu dem Ausführungsbeispiel gemäß 1) angeordnet.In 3 an embodiment of the circuit board 1 is shown, which has two sealing frames 3. The two sealing frames 3 are on the opposite flat sides 4 of the layer package 2 (analogous to the embodiment according to 1 ) are arranged.

In 4 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel der Leiterplatte 1 dargestellt. In diesem Fall ist der Abdichtrahmen 3 als ebene Ringscheibe ausgebildet, die in das Schichtpaket 2 an deren Schmalseiten (im Folgenden als Kanten 8 bezeichnet) eingebettet ist. Der Abdichtrahmen 3 steht somit umlaufend an den Kanten 8 über das Schichtpaket 2 über. In diesem Fall kann beispielsweise auf einfache Weise ein topfartiger (Gehäuse-)Deckel auf den Abdichtrahmen 3 aufgesetzt und sowohl mediendicht und stoffschlüssig mit diesem verbunden werden. Dabei bildet die gesamte (obere oder untere) Flachseite 4 des Schichtpakets 2 den Elektronikbereich.In 4 an alternative embodiment of the circuit board 1 is shown. In this case, the sealing frame 3 is designed as a flat ring disk that is embedded in the layer package 2 on its narrow sides (hereinafter referred to as edges 8). The sealing frame 3 thus protrudes all the way around the edges 8 over the layer package 2. In this case, for example, a pot-like (housing) cover can be easily placed on the sealing frame 3 and connected to it in a media-tight and materially bonded manner. The entire (upper or lower) flat side 4 of the layer package 2 forms the electronics area.

In 5 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel zu 4 dargestellt. In diesem Fall ist der Abdichtrahmen 3 als ebene Platte ausgebildet, die auf beiden Seiten jeweils Leiterbahn- und Trägerschichten trägt und somit eine Art „Kernschicht“ oder Kern des Schichtpakets 2 bildet. Auch in diesem Ausführungsbeispiel steht der Abdichtrahmen 3 an den Kanten 8 über das Schichtpaket 2 über, so dass ein Gehäusedeckel analog zu dem Ausführungsbeispiel gemäß 4 aufgesetzt werden kann.In 5 is an alternative embodiment to 4 In this case, the sealing frame 3 is designed as a flat plate which carries conductor track and carrier layers on both sides and thus forms a kind of "core layer" or core of the layer package 2. In this embodiment, too, the sealing frame 3 protrudes over the layer package 2 at the edges 8, so that a housing cover analogous to the embodiment according to 4 can be set up.

In 6 ist wiederum ein weiteres Ausführungsbeispiel der Leiterplatte 1 dargestellt. Der Abdichtrahmen 3 steht auch hierbei an den Kanten 8 des Schichtpakets 2 über. Dabei umfasst der Abdichtrahmen 3 ebenfalls einen Fuß 6, der in der Ebene des Schichtpakts 2 verlaufend angeordnet und in dieses eingebettet ist. An diesem Fuß 6 setzen senkrecht zu diesem zwei Rahmenstege 7 an, die jeweils über eine der Flachseiten 4 überstehen und somit beidseitig zu dem Schichtpaket 2 jeweils einen Elektronikraum 5 definieren, der das gesamte Schichtpaket 2 umschließt.In 6 Another embodiment of the circuit board 1 is shown. The sealing frame 3 also protrudes from the edges 8 of the layer package 2. The sealing frame 3 also comprises a foot 6, which is arranged running in the plane of the layer package 2 and is embedded in it. Two frame webs 7 are attached to this foot 6 perpendicularly to it, each of which protrudes over one of the flat sides 4 and thus defines an electronics space 5 on both sides of the layer package 2, which encloses the entire layer package 2.

In 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Leiterplatte 1 dargestellt. Die Leiterplatte 1 umfasst dabei neben dem Schichtpaket 2 und dem darin integrierten Abdichtrahmen 3 einen Flexleiter 9 (beispielsweise eine flexible Leiterfolie oder eine flexible Leiterplatte), die an einer Kante 8 des Schichtpakets 2 in dieses eingebettet ist und zur Verbindung der Leiterplatte 1 mit einer weiteren Leiterplatte, die beispielsweise vergleichbar zur Leiterplatte 1 aufgebaut ist, dient. Der Flexleiter 9 dient dabei konkret zur elektrischen Kontaktierung von elektronischen Bauteilen, die im bestimmungsgemäßen Montagezustand auf den jeweiligen Leiterplatten 1 angeordnet sind. In 8 ist eine Schaltungsbaugruppe 20 dargestellt. Die Schaltungsbaugruppe 20 umfasst die Leiterplatte 1 des Ausführungsbeispiels gemäß 1. Im Elektronikraum 5 sind dabei mehrere elektronische Bauteile 22 angeordnet und direkt sowie indirekt mit einer der Leiterbahnschichten, konkret mit den dortigen Leiterbahnen des Schichtpakets 2 kontaktiert. Im Fall der indirekten Kontaktierung sind die elektronischen Bauteile 22 auf einem Schaltungsträger 24, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch ein in das Schichtpaket 2 eingebettetes Keramiksubstrat gebildet ist, angeordnet. Der Elektronikraum 5 ist mittels eines aus thermoplastischem Kunststoff gebildeten Gehäuseelements (als Deckel 26 bezeichnet) mediendicht gegenüber der Umgebung verschlossen. Konkret ist der Deckel 26 durch Laserstrahlfügen, in diesem Zusammenhang auch als Kunststoff-Laserstrahlschweißen bezeichnet, verbunden. Zwischen dem Rahmensteg 7 und dem Deckel 26 ist somit eine umlaufend geschlossene Schweißverbindung 28 ausgebildet, die sowohl den Deckel 26 mechanisch an dem Rahmensteg 7 fixiert als auch eine mediendichte Abdichtung des Elektronikraums 5 ausbildet, ohne dass zusätzliche Befestigungs- oder Dichtungselemente erforderlich sind. In 8 ist mithin beispielhaft der bestimmungsgemäße Montagezustand der Leiterplatte 1 dargestellt. Die Schaltungsbaugruppe 20 stellt dabei ein Steuergerät für ein Getriebe oder einen Motor eines Kraftfahrzeugs dar.In 7 A further embodiment of the circuit board 1 is shown. The circuit board 1 comprises, in addition to the layer package 2 and the sealing frame 3 integrated therein, a flexible conductor 9 (for example a flexible conductor foil or a flexible circuit board) which is embedded in the layer package 2 at an edge 8 and serves to connect the circuit board 1 to another circuit board which, for example, is constructed in a similar way to the circuit board 1. The flexible conductor 9 is used specifically for electrically contacting electronic components which are arranged on the respective circuit boards 1 in the intended assembly state. In 8th a circuit assembly 20 is shown. The circuit assembly 20 comprises the circuit board 1 of the embodiment according to 1 . In the electronics compartment 5, several electronic components 22 are arranged and contacted directly and indirectly with one of the conductor track layers, specifically with the conductor tracks of the layer package 2 there. In the case of indirect contact, the electronic components 22 are arranged on a circuit carrier 24, which in the present embodiment is formed by a ceramic substrate embedded in the layer package 2. The electronics compartment 5 is sealed off from the environment in a media-tight manner by means of a housing element made of thermoplastic material (referred to as cover 26). Specifically, the cover 26 is connected by laser beam joining, in this context also referred to as plastic laser beam welding. A circumferentially closed weld connection 28 is thus formed between the frame web 7 and the cover 26, which both mechanically fixes the cover 26 to the frame web 7 and forms a media-tight seal of the electronics compartment 5 without the need for additional fastening or sealing elements. In 8th The intended assembly state of the circuit board 1 is shown as an example. The circuit assembly 20 represents a control unit for a transmission or an engine of a motor vehicle.

Zur Ausbildung der Schweißverbindung 28 sind der Abdichtrahmen 3 sowie der Deckel 26 aus untereinander kompatiblen, laserstrahlschweißbaren thermoplastischen Kunststoffen gebildet. Der Abdichtrahmen 3 ist dabei aus einem laserstrahlabsorbierenden thermoplastischen Kunststoff und der Deckel 26 aus einem (für die Lichtwellenlänge des eingesetzten Laserstrahls) laserstrahltransparenten thermoplastischen Kunststoff gebildet. Zur Ausbildung der Schweißverbindung 28 wird dabei der auf den Rahmensteg 7 aufgesetzte Deckel 26 mit dem Laserstrahl durchstrahlt, wodurch sich der Rahmensteg 7 durch die Absorption des Laserstrahls erwärmt. Diese Erwärmung führt zum lokalen Aufschmelzen des Rahmenstegs 7 sowie aufgrund von Wärmeleitung auch zum lokalen Aufschmelzen des Deckels 26, wodurch die stoffschlüssige Schweißverbindung 28 ausgebildet wird.To form the welded joint 28, the sealing frame 3 and the cover 26 are made of compatible, laser-weldable thermoplastics. The sealing frame 3 is made of a laser-absorbing thermoplastic and the cover 26 is made of a laser-transparent thermoplastic (for the light wavelength of the laser beam used). To form the welded joint 28, the cover 26 placed on the frame web 7 is irradiated with the laser beam, whereby the frame web 7 is heated by the absorption of the laser beam. This heating leads to the local melting of the frame web 7 and, due to heat conduction, also to the local melting of the cover 26, whereby the material-locking weld connection 28 is formed.

In 9 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Schaltungsbaugruppe 20 dargestellt. Die Schaltungsbaugruppe 20 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß 8 dadurch, dass der Schaltungsträger 24 auf das Schichtpaket 2 der Leiterplatte 1 aufgeklebt ist und eine elektrische Kontaktierung der elektronischen Bauteile 22 mittels „Drahtbonden“ - hier angedeutet durch Bonddrähte 30 - realisiert ist.In 9 A further embodiment of the circuit assembly 20 is shown. The circuit assembly 20 differs from the embodiment according to 8th in that the circuit carrier 24 is glued to the layer package 2 of the circuit board 1 and an electrical contacting of the electronic components 22 is realized by means of “wire bonding” - indicated here by bonding wires 30.

In 10 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel der Schaltungsbaugruppe 20 dargestellt. Der Rahmensteg 7 des Abdichtrahmens 3 der Leiterplatte 1 bildet dabei zusammen mit dem Schichtpaket 2 eine Art „Wanne“ oder einen Vergussraum, die bzw. der dem Elektronikraum 5 entspricht. Die in dem Elektronikraum 5 auf dem Schichtpaket 2 angeordneten elektronischen Bauteile 22 sind in diesem Ausführungsbeispiel durch eine Vergussmasse 32 mediendicht umschlossen. Die Vergussmasse 32 ist dabei durch einen Spritzgießprozess in die Wanne bzw. in den Elektronikraum 5 eingebracht.In 10 an alternative embodiment of the circuit assembly 20 is shown. The frame web 7 of the sealing frame 3 of the circuit board 1 forms together with the layer package 2 a type of "trough" or a potting chamber, which corresponds to the electronics chamber 5. In this embodiment, the electronic components 22 arranged on the layer package 2 in the electronics chamber 5 are enclosed in a media-tight manner by a potting compound 32. The potting compound 32 is introduced into the tub or into the electronics chamber 5 by an injection molding process.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß 11 ist eine Kombination der Ausführungsbeispiele gemäß 8 und 10 dargestellt. Der Elektronikraum 5 ist dabei durch den Deckel 26 mittels der Schweißverbindung 28 mediendicht verschlossen. Zusätzlich sind die elektronischen Bauteile 22 innerhalb des Elektronikraums 5 mittels der Vergussmasse 32, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch ein vibrationsdämpfendes Gel mit erhöhter Wärmeleitfähigkeit gebildet ist, umhüllt.In the embodiment according to 11 is a combination of the embodiments according to 8th and 10 The electronics compartment 5 is sealed in a media-tight manner by the cover 26 using the welded connection 28. In addition, the electronic components 22 within the electronics compartment 5 are encased by the potting compound 32, which in the present embodiment is formed by a vibration-damping gel with increased thermal conductivity.

In 12 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Schaltungsbaugruppe 20 dargestellt. In das Schichtpaket 2 sind zur Verbesserung der Wärmeableitung von den elektronischen Bauteilen 22 durch das Schichtpaket 2 hindurch thermische Vias 34 eingebracht. Dabei handelt es sich um mit Metall, konkret mit Kupfer beschichtete Bohrungen. Auf einer den elektronischen Bauteilen 22 und damit dem Elektronikraum 5 zugewandten Innenseite des Deckels 26 ist außerdem eine (zusätzliche) Abdeckung 36 angeordnet. Diese Abdeckung 36 ist aus Metall ausgebildet und mittels eines Laminats 38 auf dem Schichtpaket 2 der Leiterplatte 1 mediendicht fixiert. Bei dem Laminat 38 handelt es sich um ein bei der Montage der Schaltungsbaugruppe 20 von der Leiterplatte 1 und der Abdeckung 36 separates Element, das zu der Kontur der Kontaktfläche zwischen der Abdeckung 36 und der Leiterplatte 1 passend geformt ist. Das Laminat 38 wird dabei während der Montage auf die Leiterplatte 1 aufgelegt und anschließend die Abdeckung 36 mittels des Deckels 26 bei dessen Verschweißung mit dem Abdichtrahmen 3 gegen das Laminat 38 gedrückt. Dadurch wird der zur Laminierung (der Ausbildung der Klebeverbindung) der Leiterplatte 1 mit der Abdeckung 36 erforderliche Fügedruck aufgebracht.In 12 a further embodiment of the circuit assembly 20 is shown. Thermal vias 34 are introduced into the layer package 2 to improve the heat dissipation from the electronic components 22 through the layer package 2. These are holes coated with metal, specifically with copper. An (additional) cover 36 is also arranged on an inner side of the cover 26 facing the electronic components 22 and thus the electronics compartment 5. This cover 36 is made of metal and is fixed in a media-tight manner to the layer package 2 of the circuit board 1 by means of a laminate 38. The laminate 38 is a separate element from the circuit board 1 and the cover 36 during assembly of the circuit assembly 20, which is shaped to match the contour of the contact surface between the cover 36 and the circuit board 1. The laminate 38 is placed on the circuit board 1 during assembly and then the cover 36 is pressed against the laminate 38 by means of the cover 26 when it is welded to the sealing frame 3. This applies the joining pressure required for laminating (forming the adhesive bond) the circuit board 1 with the cover 36.

In 13 ist ein geringfügig abgewandeltes Ausführungsbeispiel der Schaltungsbaugruppe 20 dargestellt. Der Rahmensteg 7 des Abdichtrahmens 3 ist dabei (im Vergleich zu den vorhergehenden Ausführungsbeispielen) flach, d. h. mit geringerer Höhe ausgeführt. Der mit dem Rahmensteg 7 mittels Laserstrahlschweißen verschweißte Deckel 26 ist topfartig ausgebildet. Der Fuß 6 des Abdichtrahmens 3 ist ferner oberflächenbündig mit der Flachseite 4 des Schichtpakets 2 in dieses eingebettet. Des Weiteren ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beispielhaft dargestellt, wie die elektronischen Bauteile 22, konkret die durch diese gebildete Schaltung zur Außenseite des Elektronikraums 5 hin kontaktiert sind. So ist zumindest einer der Bonddrähte 30 zu einer Durchkontaktierung 40 (auch als Durchmetallisierung bezeichnet) geführt und mit dieser elektrisch leitfähig verbunden. Die Durchkontaktierung 40 erstreckt sich dabei senkrecht zur Oberfläche der Flachseite 4 bis zu einer innerhalb des Schichtpakets 2 liegenden Leiterbahnschicht, von der in 13 eine Leiterbahn 42 beispielhaft angedeutet ist. Außerhalb des Elektronikraums 5 ist diese Leiterbahn 42 wiederum mit einer Durchkontaktierung 40 zur Oberfläche der Flachseite 4 der Leiterplatte 1 elektrisch leitfähig verbunden, so dass an dieser Stelle ein weiteres elektrisches Bauteil, wie zum Beispiel ein Kabel, ein Flachleiter oder dergleichen (elektrisch) angebunden werden kann.In 13 a slightly modified embodiment of the circuit assembly 20 is shown. The frame web 7 of the sealing frame 3 is flat (in comparison to the previous embodiments), i.e. it is designed with a lower height. The cover 26 welded to the frame web 7 by means of laser beam welding is pot-shaped. The foot 6 of the sealing frame 3 is also embedded in the layer package 2 so that it is flush with the flat side 4 of the latter. Furthermore, the present embodiment shows by way of example how the electronic components 22, specifically the circuit formed by them, are contacted to the outside of the electronics compartment 5. At least one of the bonding wires 30 is led to a through-plating 40 (also referred to as through-plating) and is connected to it in an electrically conductive manner. The through-plating 40 extends perpendicular to the surface of the flat side 4 to a conductor track layer located within the layer package 2, from which in 13 a conductor track 42 is indicated by way of example. Outside the electronics compartment 5, this conductor track 42 is in turn electrically connected to a through-plating 40 to the surface of the flat side 4 of the circuit board 1, so that a further electrical component, such as a cable, a flat conductor or the like, can be (electrically) connected at this point.

In 14 ist wiederum ein weiteres Ausführungsbeispiel der Schaltungsbaugruppe 20 dargestellt. In diesem Fall umfasst die Leiterplatte 1 in ihrem Schichtpaket 2 zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Träger- und Leiterbahnschichten eine als Metallkern 50 bezeichnete metallische Lage, die mittels einer Verbindungslage 52 an die Träger- und Leiterbahnschichten angebunden ist. Der Metallkern 50 dient in diesem Fall einerseits einer mechanischen Stabilisierung und andererseits einer verbesserten Wärmeableitung aus den Leiterbahn- und Trägerschichten. Zusätzlich umfasst die Leiterplatte 1 im dargestellten Ausführungsbeispiel den bereits vorstehend beschriebenen Flexleiter 9, der über Durchkontaktierungen 40 und zumindest eine Leiterbahn 42 mit dem Elektronikraum 5 bzw. den dort angeordneten elektronischen Bauteilen 22 kontaktiert ist.In 14 , another exemplary embodiment of the circuit assembly 20 is shown. In this case, the circuit board 1 in its layer package 2 comprises, in addition to the carrier and conductor track layers described above, a metallic layer referred to as a metal core 50, which is connected to the carrier and conductor track layers by means of a connecting layer 52. In this case, the metal core 50 serves on the one hand for mechanical stabilization and on the other hand for improved heat dissipation from the conductor track and carrier layers. In addition, the circuit board 1 in the exemplary embodiment shown comprises the flexible conductor 9 already described above, which is contacted with the electronics compartment 5 or the electronic components 22 arranged there via vias 40 and at least one conductor track 42.

Der Gegenstand der Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können weitere Ausführungsformen der Verbindung von dem Fachmann aus der vorstehenden Beschreibung abgeleitet werden. Insbesondere können die anhand der verschiedenen Ausführungsbeispiele beschriebenen Einzelmerkmale der Erfindung und deren Ausgestaltungsvarianten auch in anderer Weise miteinander kombiniert werden.The subject matter of the invention is not limited to the embodiments described above. Rather, further embodiments of the connection can be derived by the person skilled in the art from the above description. In particular, the individual features described with reference to the various embodiments The features of the invention and its embodiments may also be combined in other ways.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11

LeiterplatteCircuit board

22

SchichtpaketShift package

33

AbdichtrahmenSealing frame

44

FlachseiteFlat side

55

ElektronikraumElectronics room

66

FußFoot

77

RahmenstegFrame bridge

88th

KanteEdge

2020

SchaltungsbaugruppeCircuit assembly

2222

elektronisches Bauteilelectronic component

2424

SchaltungsträgerCircuit carrier

2626

DeckelLid

2828

SchweißverbindungWelded joint

3030

BonddrahtBonding wire

3232

VergussmasseCasting compound

3434

thermisches Viathermal via

3636

Abdeckungcover

3838

LaminatLaminat

4040

DurchkontaktierungThrough-hole plating

4242

LeiterbahnConductor track

5050

MetallkernMetal core

5252

VerbindungsschichtConnection layer

Claims (11)

Leiterplatte (1), - mit einem Schichtpaket (2), das wenigstens eine Leiterbahnschicht und wenigstens eine Trägerschicht, auf der die Leiterbahnschicht angeordnet ist und die zur strukturellen Stabilisierung der Leiterbahnschicht dient, aufweist, wobei die Trägerschicht faserverstärkten duroplastischen Kunststoff umfasst, und - mit einem Abdichtrahmen (3) aus thermoplastischem Kunststoff, der zur mediendichten Umhausung wenigstens einer Kontaktstelle eines in einem bestimmungsgemäßen Montagezustand an dem Schichtpaket (2) angeordneten elektronischen Bauteils (22) gegenüber der Umgebung dient, wobei der Abdichtrahmen (3) teilweise in das Schichtpaket (2) eingebettet ist, so dass eine mediendichte, stoffschlüssige Verbindung zwischen dem duroplastischen Kunststoff des Schichtpakets (2) und dem thermoplastischen Kunststoff des Abdichtrahmens (3) ausgebildet ist.Printed circuit board (1), - with a layer package (2) which has at least one conductor track layer and at least one carrier layer on which the conductor track layer is arranged and which serves to structurally stabilize the conductor track layer, wherein the carrier layer comprises fiber-reinforced thermosetting plastic, and - with a sealing frame (3) made of thermoplastic plastic, which serves to enclose at least one contact point of an electronic component (22) arranged on the layer package (2) in a proper assembly state in a media-tight manner from the environment, wherein the sealing frame (3) is partially embedded in the layer package (2) so that a media-tight, material-locking connection is formed between the thermosetting plastic of the layer package (2) and the thermoplastic plastic of the sealing frame (3). Leiterplatte (1) nach Anspruch 1, wobei der Abdichtrahmen (3) einen ringförmig geschlossenen Rand um wenigstens einen Teilbereich des Schichtpakets (2) bildet.Printed circuit board (1) to Claim 1 , wherein the sealing frame (3) forms an annular closed edge around at least a partial region of the layer package (2). Leiterplatte (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei der Abdichtrahmen (3) an einer Flachseite (4) des Schichtpakets (2) zugänglich ist.Printed circuit board (1) according to one of the Claims 1 until 2 , wherein the sealing frame (3) is accessible on a flat side (4) of the layer package (2). Leiterplatte (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei der Abdichtrahmen (3) an den Schmalseiten (8) des Schichtpakets (2) vorsteht.Printed circuit board (1) according to one of the Claims 1 until 2 , wherein the sealing frame (3) protrudes on the narrow sides (8) of the layer package (2). Leiterplatte (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Abdichtrahmen (3) einen über die Oberfläche einer der Flachseiten (4) des Schichtpakets (2) überstehenden Steg (7) bildet.Printed circuit board (1) according to one of the Claims 1 until 4 , wherein the sealing frame (3) forms a web (7) projecting beyond the surface of one of the flat sides (4) of the layer package (2). Leiterplatte (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Abdichtrahmen (3) aus einem laserstrahltransparenten oder laserstrahlabsorbierenden thermoplastischen Kunststoff ausgebildet ist.Printed circuit board (1) according to one of the Claims 1 until 5 , wherein the sealing frame (3) is made of a laser beam transparent or laser beam absorbing thermoplastic material. Leiterplatte (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Abdichtrahmen (3) einen Elektronikraum (5) definiert, in dem im bestimmungsgemäßen Montagezustand elektronische Bauteile (22) mittels einer Vergussmasse (32) mediendicht umschlossen sind.Printed circuit board (1) according to one of the Claims 1 until 6 , wherein the sealing frame (3) defines an electronics compartment (5) in which, in the intended assembly state, electronic components (22) are enclosed in a media-tight manner by means of a potting compound (32). Schaltungsbaugruppe (20) mit einer Leiterplatte (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei auf dem Schichtpaket (2) der Leiterplatte (1) eine Anzahl von elektronischen Bauteilen (22) angeordnet ist, wobei wenigstens eine Kontaktstelle zwischen dem Schichtpaket (2) und dem oder einem der elektronischen Bauteile (22) mediendicht mittels des Abdichtrahmens (3) und eines daran befestigten Gehäuseelements (26) abgedichtet ist.Circuit assembly (20) with a printed circuit board (1) according to one of the Claims 1 until 7 , wherein a number of electronic components (22) are arranged on the layer package (2) of the circuit board (1), wherein at least one contact point between the layer package (2) and the or one of the electronic components (22) is sealed in a media-tight manner by means of the sealing frame (3) and a housing element (26) fastened thereto. Schaltungsbaugruppe (20) nach Anspruch 8, wobei das Gehäuseelement (26) aus thermoplastischem Kunststoff gebildet ist und wobei das Gehäuseelement (26) mittels Laserstrahlfügen mit dem Abdichtrahmen (3) mediendicht verbunden ist.Circuit assembly (20) according to Claim 8 , wherein the housing element (26) is made of thermoplastic material and wherein the housing element (26) is connected to the sealing frame (3) in a media-tight manner by means of laser beam joining. Schaltungsbaugruppe (20) nach Anspruch 9, wobei die Anzahl der in dem Elektronikraum (5) angeordneten elektronischen Bauteile (22) durch eine metallische Abdeckung (36) umgeben ist.Circuit assembly (20) according to Claim 9 , wherein the number of electronic components (22) arranged in the electronics compartment (5) are surrounded by a metallic cover (36). Schaltungsbaugruppe (20) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die Anzahl der in dem Elektronikraum (5) angeordneten elektronischen Bauteile (22) mit Vergussmasse (32) umschlossen ist.Circuit assembly (20) according to one of the Claims 8 until 10 , wherein the number of electronic devices arranged in the electronics compartment (5) Components (22) are enclosed with potting compound (32).

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