DE102012218463A1

DE102012218463A1 - Verfahren zur Herstellung eines Elektronikmoduls und Elektronikmodul

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Publication number: DE102012218463A1
Application number: DE201210218463
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Rosenthal; Bernd Herthan
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2012-10-10
Filing date: 2012-10-10
Publication date: 2014-04-10

Abstract

Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zur Herstellung eines Elektronikmoduls (1), das ein Gehäuse (2) mit einem Innenraum (22) und einer Montageöffnung zu dem Innenraum (22), eine Leiterplatte (6) und ein die Montageöffnung verschließenden Gehäusedeckel (3) aufweist, wobei das Verfahren vorsieht, ein aushärtendes Vergussmittels (7) in einem noch nicht ausgehärteten Zustand in einen Innenraum (22) des Gehäuses (2) einzubringen und danach die Montageöffnung mittels des Gehäusedeckels (3) zu verschließen, wobei wenigstens ein an dem Gehäusedeckel (3) vorgesehener Fixierabschnitt (33.1, 33.2, 33.3, 33.4) in das noch nicht ausgehärtete Vergussmittel (7) zumindest teilweise eintaucht, so dass der Gehäusedeckel (3) nach dem Aushärten des Vergussmittels (7) über das Vergussmittel (7) an dem Gehäuse (2) fixiert ist. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Elektronikmodul (1) vorgeschlagen, bei dem die Leiterplatte (6) wenigstens eine Öffnung (63.1, 63.2, 63.3, 63.4) aufweist und in dem Innenraum (22) ein ausgehärtetes Vergussmittel (7) vorgesehen ist, in die der sich durch die Öffnung (63.1, 63.2, 63.3, 63.4) der Leiterplatte (6) hindurch erstreckende Fixierabschnitt (33.1, 33.2, 33.3, 33.4) zumindest teilweise eingetaucht ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zur Herstellung eines Elektronikmoduls nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Elektronikmodul nach dem Oberbegriff des Anspruchs 12.
Ein gattungsgemäßes Elektronikmodul weist ein Gehäuse mit einem Innenraum und einer Montageöffnung zu dem Innenraum sowie eine in dem Innenraum angeordnete Leiterplatte und einen die Montageöffnung verschließenden Gehäusedeckel auf. Ein solches Elektronikmodul ist beispielsweise Teil einer Steuerung für eine elektromotorisch angetriebene Antriebseinheit für eine Verstelleinrichtung innerhalb eines Kraftfahrzeugs, zum Beispiel für einen Fensterheberantrieb oder einen Front- oder Heckklappenantrieb. Üblicherweise weist ein derartiges Elektronikmodul wenigstens ein Steckerteil auf, das an dem Gehäuse des Elektronikmoduls von außen zugänglich ist und mit der eine in dem Gehäuse aufgenommene Platine bzw. Leiterplatte elektrisch verbunden ist. Über das Steckerteil kann das Elektronikmodul dann über einen korrespondierenden Stecker zum Beispiel mit der elektromotorischen Antriebseinheit oder einer übergeordneten Steuerungseinrichtung verbunden werden.
Bei der Herstellung eines derartigen Elektronikmoduls wird das wenigstens über die Montageöffnung einseitig offene Gehäuse zunächst mit der Leiterplatte bestückt und am Ende des Montageprozesses die Montageöffnung über den Gehäusedeckel verschlossen, so dass die Leiterplatte innerhalb des Gehäuses vor Verunreinigungen und gegebenenfalls auch vor Feuchtigkeit geschützt aufgenommen ist. Regelmäßig wird dabei der Gehäusedeckel über mechanische Rast- oder Clipsverbindungen an dem Gehäuse festgelegt. In anderen Varianten ist vorgesehen, den Gehäusedeckel in einem zusätzlichen Montageprozess aufwendig an dem Gehäuse anzuschweißen, zum Beispiel durch Ultraschallschweißen oder Laserschweißen.
Aus der DE 198 51 455 A1 ist beispielsweise ein gattungsgemäßes Elektronikmodul bekannt, bei dem ein eine Montageöffnung verschließender Gehäusedeckel über eine Rastverbindung an dem Gehäuse festgelegt ist. Dabei weist der Gehäusedeckel mehrere entlang seines Umfangs angeordnete Rastlaschen auf, die in an einem Rand der Montageöffnung angeordnete Rastnasen einschnappen, wenn der Gehäusedeckel bestimmungsgemäß an dem Gehäuse angebracht wird.
Ein derartiges Elektronikmodul mit einem mechanisch einrastenden Gehäusedeckel weist jedoch eine vergleichsweise komplexe Geometrie auf, die oftmals nur relativ aufwendig herzustellen ist. Bei der industriellen Massenfertigung müssen zudem mit hohen Kosten verbundene spezielle Werkzeuge für die Herstellung eines solchen Gehäuses und des zugehörigen Gehäusedeckels bereitgestellt werden.
Bei einer Fixierung des Gehäusedeckels über eine Schweißung wiederum erhöht sich nicht nur die Montagezeit, sondern auch die Montagekosten, so dass eine derartige Fixierung des Gehäusedeckels nur in Ausnahmefällen sinnvoll ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Elektronikmodul weiter zu verbessern und insbesondere kostengünstiger herstellen zu können, ohne dabei auf eine sichere Fixierung des Gehäusedeckels an dem Gehäuse verzichten zu müssen.
Diese Aufgabe wird insbesondere mit dem Herstellungsverfahren des Anspruchs 1 gelöst.
Hierbei wird die Leiterplatte in dem Innenraum des bereitgestellten Gehäuses – vorzugsweise über die an dem Gehäuse vorgesehene Montageöffnung – angeordnet und die Montageöffnung anschließend, gegebenenfalls nach weiteren Montageschritten, mittels des Gehäusedeckels verschlossen. Erfindungsgemäß ist ferner vorgesehen, dass ein aushärtendes Vergussmittel in einem noch nicht ausgehärteten Zustand in den Innenraum des Gehäuses eingebracht wird, wenn die Leiterplatte bereits in dem
Innenraum des Gehäuses angeordnet ist, und der danach angebrachte Gehäusedeckel mit einem an ihm vorgesehenen Fixierabschnitt in das noch nicht ausgehärtete Vergussmittel zumindest teilweise eintaucht. Härtet das Vergussmittel anschließend aus, ist der Gehäusedeckel (ausschließlich) über das Vergussmittel an dem Gehäuse fixiert, ohne dass weitere Befestigungsmittel oder Befestigungsmechanismen an dem Gehäuse vorgesehen sein müssen. Über das Vergussmittel innerhalb des Innenraums des Gehäuses sind zudem die Leiterplatte und eine daran vorgesehene Elektronikschaltung vor Schmutz und Feuchtigkeit geschützt, insbesondere, wenn das Vergussmittel in seinem ausgehärteten Zustand die Leiterplatte wenigstens teilweise, vorzugsweise vollständig umgibt.
Um die dauerhafte Fixierung des Gehäusedeckels an dem Gehäuse über das ausgehärtete Vergussmittel weiter zu verbessern, weist der wenigstens eine Fixierabschnitt des Gehäusedeckels in einem Ausführungsbeispiel einen in das noch nicht ausgehärtete Vergussmittel eintauchenden Teil auf, der eine Hinterschneidung in dem Vergussmittel bildet, wenn dieses ausgehärtet ist. Der Fixierabschnitt kann folglich nicht ohne weiteres aus dem ausgehärteten Vergussmittel wieder herausgezogen werden.
Eine solche Hinterschneidung kann beispielsweise durch einen an dem Fixierabschnitt ausgebildeten Vorsprung gebildet sein, der quer oder zumindest schräg zu derjenigen Richtung verläuft, entlang der der Fixierabschnitt in das noch nicht ausgehärtete Vergussmittel eingetaucht wird.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante umfasst der die Hinterschneidung ausbildende Teil – gegebenenfalls zusätzlich zu einem an dem Fixierabschnitt ausgebildeten Vorsprung – eine Öffnung, in die noch nicht ausgehärtetes Vergussmittel eindringt, wenn der Gehäusedeckel bestimmungsgemäß an dem Gehäuse angebracht wird. Durch das in die Öffnung des Fixierabschnitts eindringende und hierin ebenfalls aushärtende Vergussmittel wird eine Hinterschneidung gebildet, die ein späteres (zerstörungsfreies) Entfernen des Gehäusedeckels verhindert. Die der Befestigung des Gehäusedeckels dienende (Befestigungs-)Öffnung kann hierbei beispielsweise als den Fixierabschnitt durchquerende Öffnung bzw. Durchgangsöffnung ausgebildet sein.
Um das Eintauchen des Fixierabschnitts in das bereits in dem Innenraum vorliegende, noch nicht ausgehärtete Vergussmittel zu erleichtern, ist der Fixierabschnitt bevorzugt zapfenförmig ausgebildet.
Bevorzugt steht der – beispielsweise zapfenförmig ausgebildete – Fixierabschnitt an einer dem Innenraum zugewandten Deckelunterseite des Gehäusedeckels hervor, so dass der Fixierabschnitt in das Vergussmittel eintaucht, wenn der Gehäusedeckel zum Verschließen der Montageöffnung auf das Gehäuse aufgesetzt wird. Dementsprechend wird es für die Erleichterung der Herstellung des Elektronikmoduls auch bevorzugt, wenn das Gehäuse vor dem Einfüllen des Vergussmittels so angeordnet wird, dass die durch den Gehäusedeckel zu verschließende Montageöffnung oben liegt. Der Gehäusedeckel kann somit nach dem Einfüllen der Vergussmasse – beispielsweise automatisiert über eine Dosiervorrichtung – leicht von oben auf das Gehäuse aufgesetzt werden, wobei dann der wenigstens eine Fixierabschnitt, vorzugsweise mehrere Fixierabschnitte, in das noch nicht ausgehärtete und damit (zäh-)flüssige oder gelartige Vergussmittel eingetaucht wird bzw. werden.
Zur verbesserten Nutzung des zur Verfügung stehenden Innenraums erstreckt sich in einer Ausführungsvariante der Fixierabschnitt soweit in den Innenraum hinein, dass sich der Fixierabschnitt von einem Teilbereich des Innenraums, dem eine erste Seite der Leiterplatte zugewandt ist, bis in einen zweiten Teilbereich des Innenraums erstreckt, dem eine der ersten Seite gegenüber liegende zweite Seite der Leiterplatte zugewandt ist. Der Fixierabschnitt erstreckt sich also beispielsweise von einem Teilbereich oberhalb der Leiterplatte in einen Teilbereich unterhalb der Leiterplatte, wobei die beiden Teilbereiche wenigstens durch die Leiterplatte voneinander räumlich getrennt sind. Der Fixierabschnitt kann sich hierbei seitlich an der Leiterplatte vorbei oder durch diese hindurch erstrecken. Beispielsweise weist die Leiterplatte eine Öffnung auf, durch die hindurch der Fixierabschnitt beim Anbringen des Gehäusedeckels an dem Gehäuse geführt wird. Im montierten Zustand des Elektronikmoduls erstreckt sich damit der Fixierabschnitt durch eine Öffnung der Leiterplatte hindurch und ist zumindest teilweise in dem Vergussmittel eingebettet.
Um insbesondere ein gezieltes Verteilen des Vergussmittels innerhalb des Innenraums zu gewährleisten, wird das Vergussmittel in einer Verfahrensvariante lediglich in einen Teilbereich des Innenraums eingebracht, der von der bereits in dem Innenraum angeordneten Leiterplatte begrenzt ist. Hierunter wird zum Beispiel verstanden, dass das Vergussmittel über eine Dosiervorrichtung unterhalb der Leiterplatte in das Gehäuse eingeleitet wird. Das Vergussmittels wird hier vorzugsweise unterhalb einer Unterseite der Leiterplatte, die der von dem Gehäusedeckel zu verschließenden Montageöffnung abgewandt ist, in einen von der Unterseite der Leiterplatte berandeten Teilbereich des Innenraums eingeleitet.
In einer hierauf basierenden Weiterbildung ist das Gehäuse und/oder die Leiterplatte so ausgebildet, dass von dem eingebrachten Vergussmittel verdrängtes Fluid und/oder das Vergussmittel selbst an der Leiterplatte vorbei in wenigstens einem weiteren von der Leiterplatte ebenfalls begrenzten Teilbereich des Innenraums gelangt und/oder in einen weiteren in dem Gehäuse ausgebildeten Innenraum.
Bei der zuerst genannten Variante kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Leiterplatte eine Öffnung oder mehrere Öffnungen aufweist und/oder an einer den Innenraum berandenden Wandung eine Aussparung vorgesehen ist oder mehrere Aussparungen vorgesehen sind, so dass das in einem Teilbereich eingebrachte Vergussmittel und/oder von dem eingebrachten Vergussmittel verdrängtes Fluid, z.B. Luft, an der Leiterplatte vorbei in den anderen Teilbereich strömen kann. Derart kann auch ein ausschließlich unterhalb einer Leiterplatte eingebrachtes Vergussmittel bei ausreichender Befüllung über die Leiterplatte hinweg strömen und die Leiterplatte vollständig umgeben. Über eine Aussparung für verdrängtes Fluid kann zudem erreicht werden, dass das Vergussmittel nach dem Aushärten keine größeren Gasseinschlüsse aufweist.
Bei der genannten zweiten Variante, die mit der ersten Variante kombiniert werden kann, ist an einer Innenwandung des Gehäuses beispielsweise eine Öffnung zu einem weiteren Innenraum des Gehäuses vorgesehen. In diesem weiteren Innenraum sind eine zusätzliche Leiterplatte oder andere, vorzugsweise elektronische Bauteile untergebracht, die durch das hierin einströmende und später aushärtende Vergussmittel ebenfalls geschützt werden.
Zur weiteren Optimierung des Montageprozesses wird in einer Verfahrensvariante das Vergussmittel – vorzugsweise mittels einer Dosiervorrichtung für das Vergussmittel – über wenigstens eine Öffnung der Leiterplatte in einem Teilbereich des Innenraums eingebracht. Eine in der Leiterplatte vorgesehene Öffnung dient damit als Einfüllöffnung zum Einbringen des Vergussmittels. Hierbei kann beispielsweise eine Spitze eines Dosierkopfes der Dosiervorrichtung vorzugsweise mit einer Dosiernadel in die Öffnung der Leiterplatte eingeführt oder durch diese hindurch gesteckt werden, um aus einer Austrittsöffnung an der Spitze des Dosierkopfes Vergussmittel gezielt unterhalb der Leiterplatte in das Innere des Gehäuses einzubringen.
In einer als vorteilhaft erachteten Weiterbildung wird eine solche Öffnung, über die das Vergussmittel in den Innenraum eingebracht wurde, anschließend auch als Befestigungsöffnung genutzt, durch die hindurch der Fixierabschnitt des Gehäusedeckels geführt wird, um in das noch auszuhärtende Vergussmittel einzutauchen. Der Fixierabschnitt ist folglich durch eine Öffnung der Leiterplatte hindurchgeführt, durch die zuvor das Vergussmittel eingebracht wurde. Hierdurch sind der Gehäusedeckel und die Leiterplatte nach dem Aushärten des Vergussmittels äußerst effektiv aneinander fixiert. Ein unbeabsichtigtes oder missbräuchliches Trennen des Gehäusedeckels von dem Gehäuse oder der Leiterplatte wird somit zuverlässig verhindert.
Bei dem verwendeten Vergussmittel handelt es sich beispielsweise um eine Gelmasse, die auch im noch nicht ausgehärteten Zustand zähflüssig ist. Zum Beispiel kann ein Silikon-Gel als gelartiges Vergussmittel eingesetzt sein. Das Vergussmittel kann aber auch eine Vergussmasse auf Basis von Polyurethan oder Polybutadien umfassen. Darüber hinaus eignen sich für die Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens thermoplastische oder duroplastische Vergussmassen, insbesondere Harze.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Elektronikmodul nach dem Anspruch 12, das vorzugsweise auch gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist.
Ein erfindungsgemäßes Elektronikmodul weist dabei wenigstens ein Gehäuse, eine in dem Gehäuse angeordnete Leiterplatte und einen eine Montageöffnung des Gehäuses verschließenden Gehäusedeckel auf, wobei der Gehäusedeckel zur Fixierung an dem Gehäuse wenigstens einen Fixierabschnitt aufweist. Bei dem fertig gestellten Elektronikmodul ist ferner in einem Innenraum des Gehäuses, in dem die Leiterplatte angeordnet ist, ein ausgehärtetes Vergussmittel vorgesehen, in die der sich durch eine Öffnung der Leiterplatte hindurch erstreckende Fixierabschnitt zumindest teilweise eingetaucht ist.
Vorzugsweise umgibt auch hier das Vergussmittel die Leiterplatte wenigstens teilweise oder sogar vollständig, um die Leiterplatte und die hierauf angeordneten Elektronikbauteile schützend zu umhüllen. Indem die Leiterplatte bereits durch das Vergussmittel geschützt ist, kann auch eine Abdichtung des Innenraums mittels des durch das Vergussmittel an dem Gehäuse fixierten Gehäusedeckel entfallen.
Von Vorteil ist es weiterhin, wenn das Gehäuse wenigstens einen Auslassbereich aufweist, über den Fluid aus dem Innenraum in einen das Gehäuse umgebenden Außenraum gelangen kann. Auf diese Weise kann z. B. eine nach der Montage in den Innenraum gelangende oder sich hierin bildende Flüssigkeit (wieder) aus dem Gehäuse herausströmen. So kann beispielsweise erreicht werden, dass sich innerhalb des Innenraums bildendes Kondenswasser wieder aus dem Gehäuse herausströmt und sich damit nicht innerhalb des Innenraums sammelt, wodurch die Funktion des Elektronikmoduls beeinträchtigt werden könnte. Ein Auslassbereich kann alternativ oder ergänzend dafür ausgebildet und vorgesehen sein, beim Aushärten des Vergussmittels entstehende Gase oder Dämpfe aus dem Inneren des Gehäuses gezielt heraus entweichen lassen zu können.
Ein Auslassbereich kann beispielsweise eine Auslassöffnung, gegebenenfalls erweitert um eine Ventilvorrichtung, und/oder einen labyrinthartig verlaufenden Auslasskanal umfassen.
In Analogie zu einem erfindungsgemäßen Verfahren ist ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung die Verwendung eines aushärtenden Vergussmittels nach dem Anspruch 14 zur Fixierung eines Gehäusedeckels an einem Gehäuse eines Elektronikmoduls, wobei der Gehäusedeckel an dem Gehäuse angebracht wird, nachdem eine Leiterplatte an dem Gehäuse angeordnet und das Vergussmittel in das Gehäuse eingebracht wurde.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden bei der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren deutlich werden.
Es zeigen:
1A–1B ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Elektronikmoduls von zwei Seiten aus gesehen;
2 eine Explosionsdarstellung des Elektronikmoduls der 1A und 1B;
3A–3E das Elektronikmodul in unterschiedlichen Phasen während seiner Herstellung;
4 eine Einzeldarstellung eines Gehäusedeckels des Elektronikmoduls der vorangegangenen Figuren;
5 eine Detaildarstellung des Innenraums des zusammengebauten Elektronikmoduls, innerhalb dessen ein zapfenförmiger Fixierabschnitt des Gehäusedeckels eine Öffnung in einer Leiterplatte des Elektronikmoduls durchgreift und in ein ausgehärtetes Vergussmittel eingetaucht ist;
6 eine perspektivische Ansicht eines aus dem Stand der Technik bekannten Elektronikmoduls.
Aus der 6 ist in perspektivischer Ansicht ein aus dem Stand der Technik bekanntes Elektronikmodul 1* gemäß der DE 198 51 455 A1 ersichtlich, das für eine elektromotorisch betriebene Antriebseinheit z. B. für einen Kraftfahrzeugfensterheber vorgesehen ist.
Das Elektronikmodul 1* der 6 weist ein quaderförmiges Gehäuse 2* auf, bei dem an zwei Seitenwänden ein erstes Steckerteil 4* und ein zweites Steckerteil 5* von außen zugänglich hervorstehen. Im Inneren des Gehäuses 2* sind die mit den beiden Steckerteilen 4* und 5* elektrisch verbundenen elektronischen Bauteile, insbesondere eine Leiterplatte (hier nicht dargestellt) angeordnet. Zum Schutz vor Schmutz und Feuchtigkeit ist das Gehäuse 2* mit einem Gehäusedeckel 3* versehen. Der Gehäusedeckel 3* verschließt dabei eine großflächige Montageöffnung des Gehäuses 2*, über die bei der Herstellung des Elektronikmoduls 1* insbesondere die Leiterplatte in das Innere des Gehäuses 2* eingesetzt wird.
Zur Fixierung des Gehäusedeckels 3* an dem Gehäuse 2* sind mehrere Rastverbindungen vorgesehen, die durch jeweils eine an dem Gehäusedeckel 3* ausgebildete Rastlasche 31* und eine an dem Gehäuse 2* ausgebildete Rastnase 21* gebildet sind. Die Rastnasen 21* sind dabei entlang des Randes der quadratischen Montageöffnung an dem Gehäuse 2* ausgeformt und stehen hieran jeweils hervor. Mehrere jeweils einer Rastnase 21* zugeordnete Rastlaschen 31* sind an dem Gehäusedeckel 3* ausgeformt und stehen im Wesentlichen senkrecht zu einer nach außen hin sichtbaren Deckelfläche 30* des Gehäusedeckels 3* an den Seiten des Gehäusedeckels 3* hervor. Die Rastlaschen 31* sind dabei jeweils elastisch ausgebildet, so dass sie beim Anbringen des Gehäusedeckels 3* an dem Gehäuse 2* einschnappen und mit den Rastnasen 21* verrasten.
Die aus der 6 ersichtlichen und in der DE 198 51 455 A1 offenbarte Fixierung eines Gehäusedeckels 3* an einem Gehäuse 2* eines Elektronikmoduls 1* kann jedoch einige Nachteile mit sich bringen. So sind sowohl die Rastnasen 21* als auch die Rastlaschen 31* vergleichsweise aufwendig an dem Gehäuse 2* bzw. dem Gehäusedeckel 3* auszuformen, wodurch sich die Herstellungs- und Werkzeugkosten erhöhen können. Darüber hinaus sind die elektronischen Bauteile des Elektronikmoduls 1* ausschließlich durch die Unterbringung in dem Gehäuse 2* vor Schmutz und Feuchtigkeit geschützt. Würde also die Fixierung des Gehäusedeckels 3* an dem Gehäuse 2* versagen oder über den Gehäusedeckel 3* keine ausreichende Abdichtung der Montageöffnung erreicht, können Schmutz und Feuchtigkeit in das Innere des Gehäuses 2* gelangen und die Funktion des Elektronikmoduls 1* beeinträchtigen. Die Rastverbindungen über Rastnase 21* und Rastlasche 31* müssen also entsprechend dauerhaft ausgelegt sein.
Mit den 1A–1B, 2, 3A–3E, 4 und 5 wird ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Elektronikmoduls 1 veranschaulicht, das nach einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist und bei dem ein Gehäusedeckel 3 ausschließlich über ein aushärtendes Vergussmittel 7 an einem Gehäuse 2 des Elektronikmoduls 1 fixiert ist.
In den 1A und 1B wird das Elektronikmodul 1 von zwei unterschiedlichen Seiten gezeigt, so dass in der 1A eine Oberseite des Elektronikmoduls 1 und in der 1B eine Unterseite des Elektronikmoduls 1 ersichtlich sind.
Das Elektronikmodul 1 ist beispielsweise für die Steuerung eines (elektro-)motorischen Antriebs einer Verstelleinrichtung in einem Kraftfahrzeug vorgesehen, beispielsweise für einen Fensterheberantrieb oder eine Front- oder Heckklappenantrieb. Das Elektronikmodul 1 ist dazu ausgebildet und vorgesehen, an seiner Unterseite an einem das Elektronikmodul 1 tragenden Bauteil fixiert zu werden. Hierzu weist es an sich gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses 2 vorstehende Verbindungslaschen 20a und 20b mit jeweils einer Befestigungsbohrung auf.
Zur Anbindung des Elektronikmoduls 1 an eine übergeordnete Steuereinrichtung und beispielsweise auch an ein fahrzeuginternes Netzwerk – üblicherweise über einen CAN- oder LIN-Bus – weist das Elektronikmodul 1 mehrere Steckerteile 4.1, 4.2 und 4.3 auf. Diese Steckerteile 4.1 bis 4.3 sind nebeneinander an einer Seite des Gehäuses 2 angeordnet und von außerhalb des Gehäuses 2 zugänglich, so dass hier jeweils eine Verbindung mit einem Stecker eines Verbindungskabels erfolgen kann. Die Steckerteile 4.1 bis 4.3 sind im Inneren des Gehäuses 2 mit einer Platine bzw. Leiterplatte 6 elektrisch verbunden, an der eine Elektronikschaltung 60 ausgebildet ist. Die Leiterplatte 6 und deren Anordnung innerhalb des Gehäuses 2 sowie die Herstellung des Elektronikmoduls 1 sind insbesondere aus der Explosionsdarstellung der 2 und den unterschiedlichen perspektivischen Darstellungen der 3A–3E ersichtlich.
So definiert das im Wesentlichen quaderförmige Gehäuse 2 einen Innenraum 22, in dem die Leiterplatte 6 angeordnet wird und der durch den Gehäusedeckel 3 verschlossen wird. Der Innenraum 22 wird hier folglich von insgesamt fünf Seitenflächen des Gehäuses 2 sowie dem Gehäusedeckel 3 begrenzt, wenn das Elektronikmodul 1 bestimmungsgemäß zusammengebaut wurde. Der Gehäusedeckel 3 verschließt dabei eine an der Unterseite des Gehäuses 2 vorgesehene Montageöffnung, über die die Leiterplatte 6 in das Gehäuse 2 eingesetzt wird. Bei der Montage liegt das Gehäuse 2 folglich bevorzugt mit seiner Oberseite auf einer Unterlage auf, so dass die Montageöffnung frei zugänglich ist und insbesondere die Leiterplatte 6 von oben in das Gehäuse 2 eingesetzt werden kann.
Zur Verbindung mit der Leiterplatte 6 weisen die Steckerteile 4.1 bis 4.3 in den Innenraum 22 des Gehäuses 2 ragende Kontaktstifte 41, 42 und 43 – vorzugsweise in der Form sogenannter „Press-Fit-Pins“ – auf. An der Leiterplatte 6 wiederum sind hierzu gehörende Kontaktbereiche 64.1, 64.2 und 64.3 mit jeweils mehreren Einstecköffnungen ausgebildet, in die die Kontaktstifte 41, 42 und 43 eingreifen, um die Steckerteile 4.1 bis 4.3 mit der Leiterplatte 6 elektrisch zu verbinden, wenn die Leiterplatte 6 in dem Innenraum 22 bestimmungsgemäß angeordnet und gehalten ist.
Darüber hinaus sind an der Leiterplatte 6 vorliegend mehrere (Befestigungs-)Öffnungen 63.1, 63.2, 63.3 und 63.4 vorgesehen, die eine Oberseite der Leiterplatte 6 mit einer Unterseite der Leiterplatte 6 verbinden. Durch diese Befestigungsöffnungen 63.1 bis 63.4 ist somit nach Anordnung der Leiterplatte 6 in dem Gehäuse 2 ein unterhalb der Leiterplatte 6 liegender Teilbereich des Innenraums 22 zugänglich. Vorliegend werden einzelne oder alle Befestigungsöffnungen 63.1 bis 63.4 dazu benutzt, über eine hier nicht dargestellte Dosiervorrichtung ein noch (zäh-)flüssiges Vergussmittel 7 in den unterhalb der Leiterplatte 6 liegenden Teilbereich des Innenraums 22 einzubringen. Hierfür wird beispielsweise ein Dosierkopf der Dosiervorrichtung von oberhalb der Leiterplatte 6 über die Montageöffnung an das Gehäuse 2 herangeführt und dann durch eine oder mehrere der Befestigungsöffnungen 63.1 bis 63.4 hindurch Vergussmittel 7 in den unterhalb der Leiterplatte 6 liegenden Teilbereich des Innenraums 22 eingespritzt.
Das verwendete Vergussmittel 7 härtet dabei nach einer vorgegebenen Zeit aus, so dass die von ihm umhüllten oder in ihn eingebetteten elektronischen Komponenten vor Schmutz und Feuchtigkeit geschützt sind. Das verwendete Vergussmittel 7 kann hierfür beispielsweise gelartig und damit bereits in einem noch nicht ausgehärteten Zustand bereits vergleichsweise sehr zähflüssig sein. Das Vergussmittel 7 kann ein Silikon-Gel, eine thermoplastische oder duroplastische Vergussmasse und/oder eine Vergussmasse auf Basis von Polyurethan oder Polybutadien umfassen. Entscheidend ist lediglich, dass das Vergussmittel 7 in einem noch nicht ausgehärteten Zustand in das Gehäuse 2 eingebracht wird, nachdem die Leiterplatte 6 bereits bestimmungsgemäß hierin angeordnet wurde.
So dient das Vergussmittel 7 vorliegend nicht nur dem Schutz der in dem Gehäuse 2 untergebrachten elektronischen Komponenten und insbesondere der Leiterplatte 6, sondern auch der Fixierung des Gehäusedeckels 3 an dem Gehäuse 2. Der Gehäusedeckel 3 weist hierfür an einer dem Innenraum 22 zuzuwendenden Deckelunterseite 31 mehrere zueinander versetzt angeordnete, vorstehende Fixierabschnitte in Form von Fixierzapfen 33.1, 33.2, 33.3 und 33.4 auf. Diese an dem Gehäusedeckel 3 ausgeformten Fixierzapfen 33.1 bis 33.4, die vor allem in den 3E und 4 dargestellt sind, tauchen in das noch nicht ausgehärtete Vergussmittel 7 ein, so dass der Gehäusedeckel 3 dann nach dem Aushärten des Vergussmittels 7 an dem Gehäuse 2 fixiert ist.
Die Fixierzapfen 33.1 bis 33.4 des Gehäusedeckels 3 ragen vorliegend im montierten Zustand des Elektronikmoduls 1 durch die Leiterplatte 6 hindurch, so dass sich jeder der Fixierzapfen 33.1 bis 33.4 von einem Teilbereich des Innenraums oberhalb der Leiterplatte 6 (mit der Montageöffnung) bis in einen Teilbereich unterhalb der Leiterplatte 6 erstreckt. Darüber hinaus ist jeder der Fixierzapfen 33.1 bis 33.4 vorliegend durch je eine der Befestigungsöffnungen 63.1 bis 63.4 hindurchgeführt, über die zuvor das Vergussmittel 7 unterhalb der Leitplatte 6 eingebracht, vorzugsweise eingespritzt wurde. Die Befestigungsöffnungen 63.1 bis 63.4 in der Leiterplatte 6 dienen damit nicht nur der genauen Vorgabe derjenigen Stellen, an denen das Vergussmittel 7 einzubringen ist, sondern auch der anschließenden Fixierung des Gehäusedeckels 3 an dem Gehäuse 2.
Jeder der Fixierzapfen 33.1 bis 33.4 weist ferner eine Durchgangsöffnung 330 an einem Ende des jeweiligen Fixierzapfens 33.1, 33.2, 33.3 oder 33.4 auf, das unterhalb der Leiterplatte 6 in das noch nicht ausgehärtete Vergussmittel 7 eintaucht. Exemplarisch ist dies in der 5 für den Fixierzapfen 33.4 des Gehäusedeckels 3 gezeigt.
In eine jeweilige Durchgangsöffnung 330 dringt noch nicht ausgehärtetes Vergussmittel 7 ein, so dass durch die Durchgangsöffnung 330 nach dem Aushärten des Vergussmittels 7 eine Hinterschneidung gebildet ist. Jeder der Fixierzapfen 33.1 bis 33.4 ist damit nach dem Aushärten des Vergussmittels 7 auch formschlüssig in diesem gehalten. Der Gehäusedeckel 3 wird damit noch zuverlässiger über das Vergussmittel 7 an dem Gehäuse 2 fixiert.
Indem der Gehäusedeckel 3 an seiner dem Innenraum 22 zugewandten Deckelunterseite 31 zudem einen im Bereich des Randes umlaufenden Kragen 32 aufweist, ist der Gehäusedeckel 3 formschlüssig in die Montageöffnung des Gehäuses 2 einsetzbar, so dass eine der Deckelunterseite 31 gegenüberliegende Deckelfläche 30 des Gehäusedeckels 3 bündig mit einem die Montageöffnung berandeten Rand 21 des Gehäuses 2 abschließt. Der Gehäusedeckel 3 bildet damit die Unterseite des Elektronikmoduls 1 aus, an der das Elektronikmodul 1 bestimmungsgemäß an einem das Elektronikmodul 1 tragenden Bauteil anliegt.
Die Leiterplatte 6 liegt innerhalb des Gehäuses 2 an daran ausgebildeten Auflageabschnitten 23.1, 23.2, 23.3 und 23.4 z.B. in Form von Lagerdomen auf, so dass die in den Innenraum 22 eingesetzte Leiterplatte 6 den Innenraum 22 zweiteilt. An den Innenwandungen des Gehäuses 2, die an die eingesetzte Leiterplatte 6 seitlich angrenzen, und/oder an der Leiterplatte 6 (vgl. vor allem 2) sind in einer Ausführungsvariante Aussparungen vorgesehen, so dass das unterhalb der Leiterplatte 6 eingebrachte Vergussmittel 7 auch seitlich an der Leitplatte 6 vorbeiströmen kann und damit die Leiterplatte 6 auch auf ihrer der Montageöffnung zugewandten (Ober-)Seite mit Vergussmittel 7 bedeckt oder sogar die gesamten Leiterplatte 6 in Vergussmittel 7 eingebettet wird. Damit – wenn gewünscht – auch Vergussmittel 7 in den zwischen der Leiterplatte 6 und dem später angebrachten Gehäusedeckel 3 begrenzten Teilbereich des Innenraums 22 gelangt, können auch die bei einer Einbringung des Vergussmittels 7 ungenutzten Befestigungsöffnungen 63.1, 63.2, 63.3 oder 63.4 und/oder etwaige zusätzliche Durchgangsöffnungen an der Leiterplatte 6 genutzt werden, durch die hindurch noch nicht ausgehärtetes Vergussmittel 7 strömen kann.
Über die seitlichen Aussparungen an den Innenwandungen des Gehäuses 2 und/oder durchgehende Öffnungen in der Leitplatte 6 kann zudem sichergestellt werden, dass aus dem unterhalb der Leiterplatte 6 liegenden Teilbereich des Innenraums 22 noch Luft ausströmen kann, die durch das eingebrachte Vergussmittel 7 verdrängt wird. Derartige Aussparungen und/oder die durchgehenden Öffnungen in der Leiterplatte 6 bilden somit insbesondere Fluidkanäle für von dem eingebrachten Vergussmittel 7 verdrängte Luft.
Für die vollständige Einbettung der Leiterplatte 6 in das Vergussmittel 7 kann in einer Verfahrensvariante eine Dosiervorrichtung zunächst Vergussmittel 7 – über wenigstens eine der Befestigungsöffnungen 63.1, 63.2, 63.3 oder 63.4 – in einen unterhalb der Leiterplatte 6 angrenzenden Teilbereich des Innenraums 22 und anschließend in einen oberhalb der Leiterplatte 6 angrenzenden Teilbereich einbringen, vorzugsweise einspritzen. Hierfür wird beispielsweise eine Dosiernadel an einem Dosierkopf der Dosiervorrichtung zunächst in eine Befestigungsöffnung 63.1, 63.2, 63.3 oder 63.4 eingeführt und anschließend, nach dem Einfüllen von Vergussmittel 7 unterhalb der Leiterplatte 6, aus der jeweiligen Befestigungsöffnung 63.1, 63.2, 63.3 oder 63.4 wieder herausgezogen, so dass über die Dosiernadel Vergussmittel 7 oberhalb der Leiterplatte aufgebracht werden kann.
Weiterhin können an dem Gehäuse 2 mit dem Gehäusedeckel 3 ein Auslassbereich oder mehrere Auslassbereiche vorgesehen sein, wobei über einen Auslassbereich ein Fluid aus dem Innenraum 22 in einen das Gehäuse 2 umgebenden Außenraum gelangen kann. So kann ein derartiger Auslassbereich eine Auslassöffnung und/oder einen labyrinthartigen verlaufenden Auslasskanal an einer Seitenwandung des Gehäuses 2 oder an dem Gehäusedeckel 3 umfassen. Über einen Auslassbereich kann somit sichergestellt werden, dass z.B. beim Aushärten des Vergussmittels 7 entstehende Gase oder Dämpfe aus dem Inneren des Gehäuses 2 ohne Weiteres nach Außen strömen können. Ebenso kann über einen Auslassbereich eine unerwünschte Flüssigkeit, z.B. entstehendes Kondenswasser, aus dem Inneren des Gehäuses 2 nach Außen abfließen, so dass es die Funktion des Elektronikmoduls 1 nicht störend beeinflusst.
Der Schutz einer Leiterplatte 6 in einem Elektronikmodul 1 durch das ausgehärtete und die Leiterplatte 6 vorzugsweise vollständig umhüllende Vergussmittel 7 wird insbesondere bei einem Elektronikmodul 1 als besonders vorteilhaft erachtet, dass für die Steuerung eines (elektro-)motorischen Heckklappen- oder Kofferraumdeckelantriebs in einem Kraftfahrzeug ausgebildet und vorgesehen ist. So wird ein derartiges Elektronikmodul, mithilfe dessen beispielsweise ein berührungsloses Öffnen und/oder Schließen der Heckklappe oder des Kofferraumdeckels gesteuert wird, regelmäßig im Bereich eines heckseitigen Stoßfängers des Kraftfahrzeugs oder in oder am einem solchen Stoßfänger angeordnet. Damit ist das Elektronikmodul relativ exponiert an dem Kraftfahrzeug untergebracht und insbesondere in einer Umgebung mit einem größeren Risiko für eindringenden Schmutz oder Feuchtigkeit. Durch das Einbetten der Leiterplatte 6 in das Vergussmittel 7 kann ein Elektronikmodul 1 auch in einer solchen Umgebung in einfacher Weise robust ausgelegt werden, ohne dabei zwingend eine Abdichtung über eines Innenraums 22 des Gehäuses 2 über einen Gehäusedeckel 3 sicherstellen zu müssen.
Bezugszeichenliste

1, 1*: Elektronikmodul
2, 2*: Gehäuse
20a, 20b: Verbindungslasche
21: Rand
21*: Rastnase
22: Innenraum
23.1, 23.2, 23.3, 23.4: Auflageabschnitt
3, 3*: Gehäusedeckel
30, 30*: Deckelfläche
31: Deckelunterseite
31*: Rastlasche
32: Kragen
33.1, 33.2, 33.3, 33.4: Fixierzapfen (Fixierabschnitt)
330: Durchgangsöffnung
4*: 1. Steckerteil
4.1, 4.2, 4.3: Steckerteil
41, 42, 43: Kontaktstift
5*: 2. Steckerteil
6: Leiterplatte
60: Elektronikschaltung
63.1, 63.2, 63.3, 63.4: Befestigungsöffnung
64.1, 64.2, 64.3: Kontaktbereich
7: Vergussmittel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19851455 A1 [0004, 0038, 0041]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Elektronikmoduls, das ein Gehäuse mit einem Innenraum und einer Montageöffnung zu dem Innenraum, eine Leiterplatte und einen die Montageöffnung verschließenden Gehäusedeckel aufweist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: – Bereitstellen des Gehäuses (2) und der Leiterplatte (6), – Anordnen der Leiterplatte (6) in dem Innenraum (22) des Gehäuses (2) und – Verschließen der Montageöffnung mittels des Gehäusedeckels (3), gekennzeichnet durch – Einbringen eines aushärtenden Vergussmittels (7) in den Innenraum (22) des Gehäuses (2) in einem noch nicht ausgehärteten Zustand und danach – Verschließen der Montageöffnung mittels des Gehäusedeckels (3), wobei wenigstens ein an dem Gehäusedeckel (3) vorgesehener Fixierabschnitt (33.1, 33.2, 33.3, 33.4) in das noch nicht ausgehärtete Vergussmittel (7) zumindest teilweise eintaucht, so dass der Gehäusedeckel (3) nach dem Aushärten des Vergussmittels (7) über das Vergussmittel (7) an dem Gehäuse (2) fixiert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Fixierabschnitt (33.1, 33.2, 33.3, 33.4) einen in das noch nicht ausgehärtete Vergussmittel (7) eintauchenden Teil aufweist, der eine Hinterschneidung in dem ausgehärteten Vergussmittel bildet.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der die Hinterschneidung ausbildende Teil eine Öffnung (330) umfasst, in die noch nicht ausgehärtetes Vergussmittel (7) eindringt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fixierabschnitt (33.1, 33.2, 33.3, 33.4) zapfenförmig ausgebildet ist und/oder an einer dem Innenraum zugewandten Deckelunterseite (31) des Gehäusedeckels (3) vorsteht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Fixierabschnitt (33.1, 33.2, 33.3, 33.4) soweit in den Innenraum (22) hinein erstreckt, dass sich der Fixierabschnitt (33.1, 33.2, 33.3, 33.4) von einem Teilbereich des Innenraums (22), dem eine erste Seite der Leiterplatte (6) zugewandt ist, bis in einen zweiten Teilbereich des Innenraums (22) erstreckt, dem eine der ersten Seite gegenüberliegende zweite Seite der Leiterplatte (6) zugewandt ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fixierabschnitt (33.1, 33.2, 33.3, 33.4) durch eine Öffnung (63.1, 63.2, 63.3, 63.4) der Leiterplatte (6) hindurch geführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vergussmittel (7) lediglich in einen Teilbereich des Innenraums (22) eingebracht wird, der von der bereits in dem Innenraum (22) angeordneten Leiterplatte (6) begrenzt ist.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Vergussmittel (7) und/oder von dem eingebrachten Vergussmittel (7) verdrängtes Fluid an der Leiterplatte (6) vorbei in wenigstens einen weiteren von der Leiterplatte (6) ebenfalls begrenzten Teilbereich des Innenraums (6) gelangt und/oder in einen weiteren in dem Gehäuse (2) ausgebildeten Innenraum.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vergussmittel (7) über wenigstens eine Öffnung (63.1, 63.2, 63.3, 63.4) der Leiterplatte (6) in einen Teilbereich des Innenraums (22) eingebracht wird.
Verfahren nach den Ansprüchen 6 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Fixierabschnitt (33.1, 33.2, 33.3, 33.4) des Gehäusedeckels (3) durch eine Öffnung (63.1, 63.2, 63.3, 63.4) der Leiterplatte (6) hindurch geführt wird, durch die zuvor das Vergussmittel (7) in einen Teilbereich des Innenraums (22) eingebracht wurde.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vergussmittel (7) – gelartig ist und/oder – eine thermoplastische oder duroplastische Vergussmasse umfasst und/oder – ein Silikon-Gel oder eine Vergussmasse auf Basis von Polyurethan oder Polybutadien umfasst.
Elektronikmodul, insbesondere ein gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 hergestelltes Elektronikmodul, mit – einem Gehäuse (2), mit einem Innenraum (22) und einer Montageöffnung zu dem Innenraum (22), – einer in dem Innenraum (22) angeordneten Leiterplatte (6) und – einem die Montageöffnung verschließenden Gehäusedeckel (3), der zur Fixierung des Gehäusedeckels (3) an dem Gehäuse (2) wenigstens einen Fixierabschnitt (33.1, 33.2, 33.3, 33.4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (6) wenigstens eine Öffnung (63.1, 63.2, 63.3, 63.4) aufweist und in dem Innenraum (22) ein ausgehärtetes Vergussmittel (7) vorgesehen ist, in das der sich durch die Öffnung (63.1, 63.2, 63.3, 63.4) der Leiterplatte (6) hindurch erstreckende Fixierabschnitt (33.1, 33.2, 33.3, 33.4) zumindest teilweise eingetaucht ist.
Elektronikmodul nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) wenigstens einen Auslassbereich aufweist, über den ein Fluid aus dem Innenraum (22) in einen das Gehäuse (2) umgebenden Außenraum gelangen kann.
Verwendung eines aushärtenden Vergussmittels (7) zur Fixierung eines Gehäusedeckels (3) an einem Gehäuse (2) eines Elektronikmoduls, wobei der Gehäusedeckel (3) an dem Gehäuse (2) angebracht wird, nachdem eine Leiterplatte (6) in dem Gehäuse (2) angeordnet und das Vergussmittel (7) in das Gehäuse (2) eingebracht wurde.