CN1214185A - 控制装置,特别是机动车的控制装置 - Google Patents
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Abstract
控制装置具有散热板(3),散热板具有位于其上表面(32)的携带电路的第一电路板(4)以及位于散热板(3)下面的第二电路板(5)。设置在散热板(3)下面的插件(6)的插针(61)与第二电路板(5)电连接,后者经连接件(7)与第一电路板(4)电连接。
Description
本发明涉及一种按照权利要求1的前序所述的控制装置。
专利DE 41 02 265 A1公开了一种控制装置，其外壳由一块散热板及壳的上半部分组成。壳内在散热板的上侧安装一块带有电路的印刷电路板。一个带有插针的插件安装在散热板的下面。插针穿过散热板的开口，并被引到夹在开口上的印刷电路板内，这样插针和电路导电连接。
该控制装置只允许有限数目的插针，这是因为提供用来接纳插针并且安装在散热板开口上的印刷电路板区域，对于实际电路来说是不能利用的。因此，大量的插针就迫使印刷电路板面积庞大，因而迫使控制装置的尺寸增大，这在安装位置方面，提供空间有限的机动车是不利的。尽管技术的进步已使得能够在电路范围不变、插针数相同的情况下具有较小的印刷电路板，但由于必须提供一块相对大的印刷电路板区域来接纳这些插针，而且该区域无法缩小，因而控制装置的尺寸也只能略微减小。此外，插件的位置相对于印刷电路板是固定的。
已公开的控制装置概念从电磁兼容性的观点来看也是不利的，这是因为电磁辐射线经这些插针通过散热板上的开口直接辐射到印刷电路板上。与强的幅射信号路径直到在印刷电路板上才在空间上彼此分开。此外，插针被引入到印刷电路板的中心区域，这将引起电磁波向所有电路的全方位辐射。
本发明的目的就是创造一种控制装置，它尺寸紧凑，能够在带有电路的印刷电路板面积范围微小的情况下，容纳一个或多个即使带有大量插针的插件。
按照本发明，通过权利要求1的特征实现该目的。这时，在散热板下面安装第二印刷电路板。第二印刷电路板通过连接件与第一印刷电路板导电连接。
上面安装了第一印刷电路板散热板的那一个大侧面，以后称作“上面”。散热板的另一个大侧面以后称作“下面”。相应地可以使用散热板“之上”和“之下”的空间定义。
按照本发明的解决方法具有下述优点，即控制装置就其散热板下面而言，可以具有一个或多个即使带有很多插针的插件。散热板的尺寸取决于第一印刷电路板的尺寸，因而取决于电路的范围或插件所需要的面积，而使这两个影响参数互不相关。
插件最好安装在壳的下半部分，壳的下半部分容纳了第二印刷电路板，并且与散热板或上壳件机械连接。插针被引入到第二印刷电路板内，并且通过连接件与第一印刷电路板导电连接。
在附图说明中公开了按照本发明的控制装置的其它优点。
在权利要求中展示了本发明的优选改进设计的特征。
本发明和它的改进设计借助于附图得以解释，图中所示为：
图1展示了对按照本发明的控制装置的纵向切面，
图2以从下面观看透视图方式展示了壳的下半部分，
图3展示了控制装置的一种局部纵向剖面，
图4展示了控制装置的另一种局部纵向剖面，
图5展示出了在不同平面内切割的控制装置从上面看的透视图，
图6展示出了控制装置的分解图，
图7展示出了控制装置部件分解图，
图8展示了控制装置的另一纵向剖面图，
图9展示出了另一种按照本发明的控制装置的横向剖面图。
在附图中同一元件都具有相同的标号。
图1以纵向剖面图的方式展示出了本发明的控制装置，它具有一个上壳件1，一个下壳件2以及一块位于上壳体1和下壳件2之间的散热板3。安装在散热板下面的是一个带有插针61的插件6。散热板3上安装一块携带具有零件41的电路的第一印刷电路板4。第二印刷电路板5安装在下壳件2的里面21在散热板3的下方、在插件6的上面。两个联接件7与第二印刷电路板5连成一体，联接件包括带有接触面83的区域72。接触面83通过接合线82与第一印刷电路板4连接。下壳件2包括带有斜面221和端面222的梁腹22，其中与接触面积连接的区域72设置在梁腹22的端面222上。梁腹22从散热板3的开口31中探出。
散热板3被设计为例如铝制金属板，或者设计为金属压铸件或冲压件，它用来散热印刷电路板上的电气部件41，特别还用来散热安装在印刷电路板4上、然而最好是直接地或者通过导热的零件夹安装在散热板3上、在图1中示出的功率元件。其次，散热板3保护印刷电路板上的电路不受电磁辐射(EMV辐射)的影响。这样，散热板3与金属制上壳体1构成一个几乎封闭的、屏蔽电磁幅射的金属壳箱1、3。这里采用如弯卷、折边、粘接、栓接等传统连接技术，将这上壳件1和散热板3机械连接。
第一印刷电路板4可以作为传统的单层或多层印刷电路板、或者作为柔韧的印刷电路板，用电绝缘但导热性良好的粘结剂粘接或层压在这散热板3上。第一印刷电路板4上也可设置混合电路。
下壳件2最好与插件用塑料一体生产(注射成型)。其中的梁腹22同样。与下壳件2设计为一体。以相同的制作步骤压力注塑包封或插接插针。采用了一种已公开的、如卡固与粘接组合连接技术(参看图8中的锁钩23和密封剂24)，将下壳件2与散热板3连接。为此，这散热板3在周边具有相应的轮廓。下壳件2、上壳件1和金属板连接成为一个防水壳。
第二印刷电路板5被粘接在下壳件2的里面21。它与联接件7一起被整体地设计为一块柔韧的印刷电路板用联接件，末端被固定在用联接件梁腹22的端面222上。插针61被引入到柔韧的印刷电路板5、7内，并且在其上侧焊接。正如从图5可以看出，柔韧的印刷电路板5、7具有导线印制线81，它从插针61通向接触面83。接触面83借助于梁腹22被安装在与第一印刷电路板1相接触的高度上，并通过接合线与第一印刷电路板连接。这样，插针61就通过作为连接件8的印制线81、接触面83以及接合线82，与第一印刷电路板4导电连接。
图3展示了按照本发明的控制装置的一个局部纵剖面，它基本在下述方面区别于图1，即柔韧的印刷电路板5、7通过梁腹22的斜面221布设到梁腹的端面222。
图4展示了在第二和第一印刷电路板5和4之间连接方式的另一种变体：柔韧的印刷电路板5、7沿斜面221通过散热板的开口31，而它们的末端并没有固定在梁腹22的端面222上，而是被翻折到第一印刷电路板1上，这样至少区域72的接触面83压在第一印刷电路板4上。接触面83通过焊接或者使用导电粘结剂与第一印刷电路板4的相应接触位置导电连接，因而，又形成了插针61经过导线印制线81、接触面83与第一印刷电路板4的电连接。
图7以分解图的形式展示了在第二和第一印刷电路板5和4之间连接的另一形式散热板3下侧安置了控制装置的那些元件：第二印刷电路板5被设计为刚性的印刷电路板。可以继续提供柔韧的印刷电路板，替代刚性的印刷电路板，第二印刷电路板5未示出的导线印制线把在装配状态下被引向第二印刷电路板的插针61与插接单元52导电连接。设计为多点接触片71的联接件7插入到插接单元52内，并且与第二印刷电路板5的导线印制线焊接。多点接触片71包含压力注塑包封的接触针84。在多点联接件的端面上设置了接触面83。对于已装配好的控制装置来说，多点联接件经散热板3的开口31探出，在这个实施例中，接触面83也被设置在与第一印刷电路板4同一平面内，这样就能把接触面83在一个平面内与第一印刷电路板连接。
图8展示了以多点接触片71作联接件7的这种控制装置的纵向剖面。
多点接触片也可被设计为Γ字形，这样，为点接触片的纵梁底面被引入到第二印刷电路板的插接单元内。然后在多点接触片的横梁底面上铺设接触面。当架设这种多点接触片时，接触面被从上面引到第一印刷电路板相应的接触位置上，并与其导电连接。(按图4)。
第二印刷电路板5与下壳件2之间的机械连接可以任意设计，例如，采用铆钉、拱形连接件粘结剂或螺钉。
当插件尺寸较大的，第二印刷电路板也许可以全范围地布置在插件上，这种在这种实施形式情况下，下壳件和插件形成一个单元。这里，下壳件还与散热板一起形成一个用于容纳第二印刷电路板的壳腔。
图2以下测的透视图方式展示了具有两个插件6的下壳件2。
图6展示出了按照图1所示的控制装置的分解图，该装置在散热板3的两边缘区域内各具有一开口31。因为电磁辐射经连接元件8传入到壳腔1,3内，因而在散热板3的边缘区域内设置这些开口是有利的。根据插针61的数目，散热板3可以有一个、两个、三个或四个开口，在有四个开口31的实施形式中，最好用这四个开口31将第一印刷电路板4包围。
图9展示出了按照本发明的另一种控制装置的纵剖面，这装置具有一个上壳件1，一个下壳件2，和一个在这个壳件1和2之间的散热板3。具有用虚线表示的插针61的插件6被设置在散热板3下方。用结构元件41携带电路的第一印刷电路板4用机械方法与散热板3的上侧32固定相连。第二印刷电路板5被铺放在散热板3的下侧、散热板3和插件6之间。第一印刷电路板4和第二印刷电路板5通过被设计为接合线的连接件8彼此导电连接。
第一印刷电路板4可以作为通常的单层或多层印刷电路板，或者作为带有电绝缘而导热良好的胶粘层的柔韧印刷电路板，被粘结或层压在散热板3上。第一印刷电路板4在这里一般还可以被理解为尤其是带有用于机动车发动机或变速控制的电路的一个电路载体。这种电路载体最好被设计为混合电路载体，也就说具有一陶瓷管座。
图9中的第二印刷电路板5最好被设计为刚性的、传统的塑料印刷电路板，它被粘贴或层压在散热板3上。这里，不要求整个印刷电路板面都与散热器接触。通过铺放、准确地说是把第二印刷电路板与散热器牢固地连接，诸如由在机动车内与插件连接并随之振动的电缆束引起并被引入到插件6上的力，就不会被传递到电连接件8上。为此，插件6除了电接触点外最好不要与第二印刷电路板机械连接。由于在第二印刷电路板5和散热板3之间的牢固的机械连接，因而可能通过电接触点引入到第二印刷电路板5上的力，就不会被传递到第一和第二印刷电路板4和5之间对机械应力灵敏、易受断裂损坏的连接件7上。因此控制装置将更加可靠。
插针61被引入或压入到第二印刷电路板5内，并可能在这第二印刷电路板5的上表面52上与其焊接。为了容纳从第二印刷电路板5的上表面伸出的插针尖端，散热板3带有一个凹坑34。与第一印刷电路板4不同，第二印刷电路板5盖住了散热板3的开口31。第二印刷电路板5的导线印制线未在图中画出，它们从插针61通向接触面51，这些接触面被设置在第二印刷电路板5上表面52上的开口31区域内。
如果插针61在第二印刷电路板5的上表面52上与第二印刷电路板焊接，并且如果例如第二印刷电路板5被设计为在其上表面52上带有导线印制线的单层印刷电路板，那么第二印刷电路板5至少在其上侧面52与散热板3的下侧面33固定的区域内具有一绝缘层。也可以选择地将第二印刷电路板5设计为多层印刷电路板。把插件6设计为可进行表面装配的SMD插件将尤为有利。这样，插针61就在第二印刷电路板5的下表面53上与第二印刷电路板焊接或粘贴。第二印刷电路板最好在它的下表面53上拥有导电印制线。这样，就实现了从第二印刷电路板5的上表面52上的接触面51到下表面53上的导线印制线的充分接触。
至少有几根插针61经过第二印刷电路板5的导线印制线、第二印刷电路板5的接触面53以及连接件7直接与第一印刷电路板4的接触面43导电连接。但电学结构元件也可以安装在第二印刷电路板5上，这样经过插针61馈送的信号基本上被这些元件预处理，然后才被馈送给第一印刷电路板4上的电路。
连接件7特别被设计为位于第二印刷电路板5上的接触面51和第一印刷电路板4上表面42上的接触面43之间的结合线。当混合电路载体作为第一印刷电路板4时，用接合线作为连接件7尤为有利。
但也可以使用，其它连接件7，例如按照图7所示的多点接触片。
插件6用铆钉、螺栓、或者通过嵌缝或粘贴与散热板3连接。紧固件(剂)在这种情况下可以穿过第二印刷电路板的凹坑，或者被设置在第二块印刷电路板5的旁边。按照本发明，插件6被固定在散热板3的区域B中，该区域的特征在于在插针61与第二印刷电路板5之间的电接触点，因此，插件6与散热板之间的连接结构是抗振的。通过这种机械固定例如由机动车内与插件6连接并随之振动的电缆束引起并传入到插件6上的力，直接在它们的传入点，传播也就是在插件6被吸收，而不会通过其它可振动的控制装置元件继续。为了不给位于插针61与第二印刷电路板5之间的接触点加荷力就在那些紧固点的上面从插件6传递到散热板3并吸收，这些紧固点被设置在上述接触点的附近。这些力不会被进一步传递到第二印刷电路板5和连接件7上。特别是在第一和第二印刷电路板4和5之间处于断裂危险之中的细线形状连接即使在插件6强烈振动时，也被免除了机械负荷。整个控制装置根据可能的振动负荷来进行机械刚性地设计，因而它在例如在机动车的颠簸环境中，运行时是可靠的。
下壳件2与散热板3一起大约构成一个腔室，第二印刷电路板5与插件6就设置在腔室中。如果下壳件2用金属制作，那么将实现良好的电磁屏蔽，这是因为由散热板3、上壳件1和下壳件2组成的整个外壳都是用金属制造的，因而壳中的电路和导线印制线都得到很好的屏蔽。
当控制装置例如用在发动机舱中时，控制装置尤其应被密封设计：为此，散热板3在它的上表面和下表面32和33上都有沟槽321和331，沟槽被密封材料9填充。上壳件1和下壳件2的边缘分别被嵌入到相应的沟槽中。下壳件2和插件6也彼此密封。如图所示，插件6拥有密封材料9填充的沟槽62，下壳件2的相应边缘在沟槽中啮合。
这插件6最好与下壳件2一起用塑料整体制做，为了改善电磁屏蔽效果，塑料可能被掺以金属粒子。无论如何，实际的插件6包括在这里也必须与散热板3固定连接，尤其在插针61和第二印刷电路板5之间的接触点附近固定连接。
按照本发明的控制装置电路，尤其具有下述优点：
即插件可以在散热板的全部基面范围内，设置在板的下侧面上，更确切地说，一个带有很多插针的插件本身就可占据散热板的整个基面，而不必根据插件/插针的数目扩大印刷电路板。
插件可以安置在散热板下侧的任意位置上。
因为插针首先与第二印刷电路板的导线印制线相连，所以控制装置可具有大量插针：由于作为第二印刷电路板和第一印刷电路板之间连接件的导线印制线、触针、接触面以及接合线的结构尺寸相当小，因而根据机械负荷构造粗大的插针的粗大的点阵图就被转换成一个细小得多的接触面的连接点阵图。由于上述位于插针与第一印刷电路板之间的连接件几乎不经受机械负荷，所以它们可以具有很细的结构。
连接件的安置与插件的安置无关：尤其考虑到电磁屏蔽，因而连接件最好安装在电路/第一印刷电路板的边缘，而插件则稳定地安装在散热板下面的中心区域内。另一方面，当使用另一种插件，例如采用插针的其它信号配置方式或者较多/较小数目的插针时，或者采用附加插件的其它布置方式时，仅有第二印刷电路板的导线印制布线以及下壳件/插件必须变化：实际电路可保持不变。
第二印刷电路板上导线印制线布置的自由选择允许了符合电磁兼容的印制线布置导线：这样，在第二印刷电路板上就能把敏感的信号通道与具有强辐射的信号通道分开，同时有时为了吸收电磁辐射，在这些信号通道之间设置了地线。对电磁幅射敏感的导线印制线例如被按空间编组后，经过第一连接件馈送给第一印刷电路板：易受干扰的结构元件被安置在第一印刷电路板上的第一个连接件附近。与此对比，产生强烈辐射的导线印制线被空间编组后经过第二个连接件馈送给第一印刷电路板：那不易受干扰的元件被安置在第一印刷电路板的第二个连接件附近。
通过散热板和上壳件，创造一个接近于电磁密封的壳腔，携带电路的第一印刷电路板就被设置在这壳腔中。为了进一步改善控制装置的电磁屏蔽性质，通过插针缓入到控制装置内的电磁辐射可能已被第二印刷电路板上的金属化区域引到插件附近。如果第二印刷电路板被设计为多层印刷电路板，其中某一层可以包含上述的金属化区域。
电学元件也可以安置在第二印刷电路板上。
如果电路被设计为混合电路，在联接件和第一印刷电路板上的接触面之间的焊接将尤为有利。如果通过接合线连接的联接件的接触面和第一印刷电路板上相应的接触点位于同一个平面内(参看图3)，因为连接的垂直应力不会，甚至原水平应力一样极少直接导致接合线撕开，所以，连接的抗拉强度得以提高。因而接合线可以被设计得相当细；此外，它们明显地比在不同平面内的接触面之间的焊接时的情况下更短。因此总之，上述连接更为可靠。
在按照本发明的控制装置中，还提供足够的空间来完成上述焊接：按图3所示，在接触面83的左侧就有足够的空间，因而焊接工具就能将接合线附连到接触面83上。接触面的左侧空间不会被插件或者壳的其它组成部分堵塞。在安置于第一印刷电路板上的接触点的右侧同样有足够的空间，以便焊接工具能将向接触点右边突出的接合线撕掉。还有接触点的右侧空间不受插件或壳的其它组成部分的影响。
Claims (25)
1．控制装置，特别是机动车的控制装置，它具有
一散热板(3)，在它的上表面(32)上设置一块有电路的第一印刷电路板(4)，
一个带有插针(61)的插件(6)，它被安置在散热板(3)下面，其特征在于：
第二刷电路板(5)被设置在散热板(3)下面，
插针(61)与第二印刷电路板(5)电连接，
第二印刷电路板(5)通过连接件(8)与第一印刷电路板(4)导电连接。
2．如权利要求1所述的控制装置，其特征在于：插针(61)通过第二印刷电路板上的导线印制线(81)和连接元件(8)与第一印刷电路板(4)导电连接。
3．如权利要求1所述的控制装置，其特征在于：第一印刷电路板(4)被设计为混合电路载体。
4．如权利要求1所述的控制装置，其特征在于：散热板(3)和上壳件(1)为第一印刷电路板(4)构成一个壳腔。
5．如权利要求1所述的控制装置，其特征在于：散热板(3)和下壳件(2)为第二印刷电路板(5)构成一个壳腔。
6．如权利要求1所述的控制装置，其特征在于：散热板(3)上有一个没被第一印刷电路板(4)覆盖的开口(31)，连接件(8)就经此开口探出。
7．如权利要求1所述的装置，其特征在于：插件(6)被安置在第二电路板(5)的下面。
8．如权利要求1所述的控制装置，其特征在于：提供一种联接件(7)，它至少包括部分导电连接件(8)。
9．如权利要求6和8所述的控制装置，其特征在于：联接件(7)伸到开口(31)中。
10．如权利要求9所述的控制装置，其特征在于：联接件(7)所拥有的接触面(83)，被大约安置在与第一印刷电路板(4)同一平面中，而且与连接件(8)导电连接。
11．如权利要求10的控制装置，其特征在于：接合线(82)被从接触面(83)引到第一印刷电路板(4)上。
12．如权利要求5所述的控制装置，其特征在于：第二印刷电路板(5)被安置在下壳件(2)的里侧(21)。
13．如权利要求8所述的控制装置，其特征在于；联接件(7)被设计为多点接触片(71)，而且包含有与第二印刷电路板(5)导电连接的接触针(84)。
14．如权利要求8所述的控制装置，其特征在于：联接件(7)与第二印刷电路板(5)被整体地设计为柔韧性的印刷电路板(5,7)。
15．如权利要求6和9所述的控制装置，其特征在于：下壳件(2)在开口(31)下方区域内具有梁腹(22)，而联接件(7)与梁腹(22)一起穿过开口(31)。
16．如权利要求9和15所述的控制装置，其特征在于：联接件(7)包含接触面(83)的那个区域(72)被安置在梁腹(22)的端面(222)上。
17．如权利要求9和16所述的控制装置，其特征在于：联接件(7)拥有一个带接触面的区域(72)，该区域(72)被安置在第一印刷电路板(4)上，而且接触面(83)与第一印刷电路板(4)导电接通。
18．如权利要求1所述的控制装置，其特征在于：上壳件(1)与散热板(3)一起构成一个壳腔(1,3)；插件(6)与第一印刷电路板(4)导电连接；散热板(3)被安置在上壳件(1)和下壳件(2)之间；第二印刷电路板(5)被安置在散热板(3)和下壳件(2)之间；插件(6)被安置在位于壳体下半部分的第二印刷电路板(5)的下方；一根联接件(7)至少包含一段导电连接件(8)。
19．如权利要求1所述的控制装置，其特征在于；第二印刷电路板(5)被安置在散热板(3)的下表面(33)上。
20．如权利要求1所述的控制装置，其特征在于：插件(6)与散热板(3)固定连接。
21．如权利要求19所述的控制装置，其特征在于：插件(6)在区域(B)内与散热板(3)固定连接，该区域(B)以位于插针(61)和第二印刷电路板(5)之间的电接触点为特征。
22．如权利要求1的所述的控制装置，其特征在于：插件(6)直接固定在散热板(3)上。
23．如权利要求1所述的控制装置，其特征在于：连接件(8)被设计为接合线。
24．如权利要求9所述的控制装置，其特征在于：开口(31)被第二印刷电路板(5)覆盖；连接件(8)从第一印刷电路板(4)的上表面(42)上接触面(43)，通向第二印刷电路板(5)的上表面(54)上的接触面(53)。
25．如权利要求19所述的控制装置，其特征在于：插针(61)被引入到第二印刷电路板(5)内，而且散热板(3)在该区域(B)中有一凹坑(34)。
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