专利名称：控制设备的系统组件的制作方法
控制i殳备的系统组件本发明涉及一种控制设备的系统组件，该控制设备尤其用于汽车 的变速器控制或发动机控制，所述系统组件至少包括一个装配有电子 元器件的混合电路(Hybridschaltung)。用于加工基于陶瓷村底的混合电路的处理系统在很多方面与用于 电路板加工的系统是不同的。通常电路板尺寸最大达到600x600 mm，在一定程度上是弹性的， 并且从材料角度软优于硬。陶资衬底(厚层或者低温共烧陶瓷(LTCC)) 至今通常还小于200x200 mm，它们脆性大、容易破碎并且磨蚀性高。 这种主要区别必须在开发和构造用于混合电路加工的处理系统时加以 考虑。制造陶瓷混合电路的生产过程包含了以下技术带烘干的丝网印 刷和印制膏糊的焙烧、键合粗线和细线、电路的激光修整和SMD (表面 安装器件)的安装。如果制成大版，那就通过断开基体将电路分开， 并将单个电路安装在壳体里或散热体上。对于这些直至大版制造的生产工作步骤，分别存在由不同制造商提供的不同加工设备。少数专门生产具有混合电路的控制设备的制造商至今一直关注于 其加工设备的自动加载和卸栽，或者将这些机器连接成全自动的生产 线。其中这些已装配的陶瓷衬底例如粘合在铝载体上，并借助于"Wire Bonden，，(引线键合)与电路板(刚性或柔性的，这里具有将导线引 至其它部分的功能)或/和其它模块组件(传感器、插头，…)接通。 接着用凝胶浇注壳体腔，用于保护在LTCC和组件上的键合面(Bond-flaeche)。其它组件根据应用场合的不同，处于装有凝胶的LTCC壳 体之内或之外。这些位于之外的组件通过沖压格网或通过柔性的印制 线路来接通，该印制线路通过气密封的腔室向外引出。然而在全球化方面，将这样的控制设备完全在一个厂址里加工变 得越来越不利。单个组件，如控制系统的壳体、插头、传感器等等尤 其可以常常更为有利地在现场购进和/或进行装配。然而正确运输已安装的LTCC的费用至今都高于在一个厂址的整个
加工因此不仅必须保护敏感的引线键合处(Wire Bond-Pads)防止 接触。已装配的陶瓷衬底由于氧化的危险也不得较长时间地暴露于周 围环境空气。海路的运输由于盐水会有附带的潜在危险。空运中低温 和由此产生的冷凝物则是影响组件质量的危险因素。最后，已装配的 陶瓷衬底直至浇注工序的处理应该同以前那样优选自动地实施，由此 可以相应地保证质量。所有这些都4吏得到相应地点的运输同样也如同 附带的加工取料系统和输送系统那样，必须有附带的自动化包装和拆包系统。另一方面同样排除了将制造完全转移至"用户"，因为附带的生 产线没有充分发挥能力。由此本发明的任务是，提供控制设备的包括有混合电路的系统组 件，该系统组件能够运送而无需高费用地包装和拆包措施。这项任务按照本发明通过具有权利要求1的特征的、控制设备的 系统组件以及通过具有权利要求12特征的控制设备来完成。有利的构 造方案和改进方案可以单个地或者相互组合地使用，它们是从属权利 要求的主题。按照本发明，控制设备的系统组件包括装配有电子元器件的混合 电路，该混合电路如此地嵌入到在中间挖空的(freigearbeitet )电 路板里，使得混合电路完全被电路板所包围。其中混合电路和电路板 安装在基底元件上，并通过接触元件相互接通。最后盖体元件如此地 布置在混合电路和接触元件之上，使得混合电路被基底元件、盖体元 件和电路板完全封装，以阻止环境的影响。为此例如在盖体元件上构造密封件。备选地或累加地，使用介质 如凝胶、粘接剂或类似物来浇注在盖体元件下面的空腔。按照本发明，优选至少电路板与基底元件密封地粘合和/或层合 (laminieren )。为了避免受热引起的应力，基底元件包含有铝，用于散热。 与之相比，盖体元件由价廉物美的塑料制成是合适的。 为了使自动化的加工过程更容易实现，适宜地设置有接合线 (Bond-Draehte )作为接触元件。在本发明特别优选的改进方案中，在位于盖体元件之外的电路板 上设置有接触部位，这些接触部位借助于"引线键合(Wire Bonden )"、
借助于"压配合(Press fit)"技术、借助于"板边(Card Edge)" 插塞连接、借助于钎焊、借助于螺紋件和/或借助于铆接来实现触点接 通。当其它模块组件(插件、传感器，...)的、应该借助于引线键合 而直接与混合电路接通的键合面至今还要例如借助于镍金合金特别地 进行涂装时，而按照本发明用于例如压配合触点接通的模块组件的触 点则只需要用明显更价廉的表面涂装，例如用镍锡合金。最后本发明可以靠近地布置"大，，元器件，如电容器、线圈、石 英或类似物，它们尤其由于其质量、高度等原因通常不能安装在混合 电路上，也就是说不能安装在电路板上.最后本发明也涉及一种控制设备，它具有至少一个前述的系统组 件，其中控制设备盖体在保持控制设备与汽车外围的传感器和/或模块 的触点接通可能性的情况下，在基底元件或控制设备基底的对面将控 制设备封装，以阻止周围环境的影响。只要在控制设备中安装有多个 按照本发明的系统组件，那么这些系统组件可以共同地和/或(分别) 单独地如所述那样相对于环境影响而被封装。如同包括这种系统组件的总系统那样，按照本发明的系统组件尤 其适合应用于汽车，例如用于变速器控制或发动机控制。本发明的其它细节和优点借助于实施例参见附图进行说明。附图 示意示出
图1按照本发明的系统组件的透视俯视图； 图2图1所示系统组件的爆炸图； 图3按照本发明的控制设备的透视俯视图； 图4图3所示控制设备的爆炸图。在对本发明优选实施方式的随后说明中，对于相同的或类似的组 件采用相同的参考标记。图1示出按照本发明的一个系统组件2的透视俯视图；图2是按 图1所示系统组件2的爆炸图。如系统组件2的构造所示的那样，可 以清楚地看到所有工作步骤都在一个装配有电子元器件11的混合电 路10上、尤其在一个LTCC IO上如此地完成，使得可以将部件10封 装。被PCB 20完全地包围。接着将LTCC 10和PCB 20布置在一个优选含有铝的控制设备壳体 基底30上，并借助于引线接合线12相互接通21。至少将PCB 20密封地安装在控制设备壳体基底30上(例如粘合 和/或层合等等)，并且LTCC IO作为配对件用于"引线键合，，12。此 外PCB 20还被用于将滑动接触表面从之后封装的、即封闭的系统里引 出来，并为继续引线适当地结束。在LTCC盖体40上优选设置有止动机构45，它与设置在BCP 20 里的止动槽26共同作用。同样也可以考虑反过来设置止动元件26和 45。通过密封件41,例如使盖体40向着PCB 20被密封。为此备选地 或累加地，在盖体40里构造有管接头42，通过该管接头可以将凝胶、 粘结剂(未示出)或类似物浇注到在盖体40下面的空腔里，用于防止 外界的影响。管接头42优选构造成用于封闭球43的压合座，该封闭 球持久地封闭住空腔。备选地或累加地，可以应用一种在填装之后硬 化的介质。控制设备壳体基底30、 PCB 20和LTCC盖体40构成了用于LTCC 10、 11和键合触点12的不透气密封的(hermetisch dicht)系统2。 以这种方式，形成了一种用于控制设备(1)的封闭的系统组件(2)， 这种控制设备可以有利地首次而无需繁瑣的包装措施等等而被发送。根据需要和情况，这种能够发送的部分模块2可以与其它部件(插 件、传感器，...)进行预装配，或者被发送用于最终装配。在最终装配 地点，部分模块2同尚需装配的组件形成控制设备l。图3示出这种控制设备1的透视俯视图，图4是爆炸图，这种控 制设备1尤其用于汽车变速器控制或发动机控制，该控制设备至少包 括一个如前所述的系统组件2。可以清楚地看到在保持汽车的控制设备l与外围的传感器和/或模块(未示出)的触点接通可能性的情况下，另一控制设备盖so如何将单独封装的系统组件2连同另一元器件25在基底元件30或者单独 的控制设备基底(未示出)的对面进行封装，以防止周围环境的影响。 对于总系统l的构造而言，同样如同对于系统组件2那样，绝对 没有什么局限。总系统从结构上可以完全是(或者也不是)不透气密封的。通过按照本发明的系统组件2，首次可以将混合制造(Hybrid-Fertigung)集中在一个地点，并利用其它地点的优点，如低的工资成 本、较低的进口税等等。在储存或者分配时，不需要对整个控制设备1进行重新或者完全 的检验，因为这些组件并没有改变，而只是在其它地点加工或者最终 装配。此外并不需要其它的或者新的工艺来制造预装配产吕2。尤其是可 以利用已经引入的加工技术，用于使已装配的LTCC IO能够发送。已装配的LTCC IO根据过程和质量观点被正确地处理和保护。LTCC IO在例如铝栽体30 (提示语热膨胀和散热)上的必要的 连接同样也可以变换，如该支座30同时作为控制设备壳体基底30是 最终产品的组成部分。附加地必需的组件(具有密封件41的LTCC-盖体40和PCB 20) 从经济上看都是化费低的零件。也可以有利地使用多层的电路板20，以便进一步拆开LCTT 10, 或者用于将在封闭模块2之外的接触部位22、 23、 24导送到期望的更 适合的位置。可以用简单和不同的方法继续在电路板20上布置其它触点接通位 置22、 23、 24，例如借助于"引线键合(Wire Bonden) " 22、"压 配合"技术23、用"板边"插塞连接24、借助于钎焊、借助于螺紋件、 借助于铆接等等(后者未示出)。如果要使用另一种柔性的印制导线27 (所谓柔性薄膜(Flex-folie))，那么这可以用单个条带来转换，这使得提高了使用效率， 因为正如在现有技术中那样，昂贵的、包围着LTCC IO的柔性薄膜不 再是必需的。通过已经将刚性的电路板20在用于可发送的陶瓷衬底10的密封 系统2里用作系统配对件，可以使附加的触点接通可能性(压配合23 或者板边触点接通24)用于通电的模块组件，如插头、传感器……， 而无需附加的费用，这进一步降低了总成本。此外较大的元器件25，例如电容器、线圈、石英等等(它们由于 其质量、高度等， 一般不能安装在陶瓷衬底的电路载体10上)，被设
置在已有的刚性的电路板20上，并用上述的连接技术接通。最后，模块组件的例如用于压配合触点接通23的、例如表面涂有 镍锡的触点明显地比用例如镍金的特殊涂层的键合面要更加便宜。已 经有这种涂层的用于管脚的半成品(板、线圈)可以按照标准在市场 上购买。按照本发明的系统组件2因此首次可以实现分散的加工过程，并 且如同包括有这种系统组件的总系统1那样，尤其适用于汽车，例如 用于变速器控制或发动机控制。
权利要求
1.控制设备(1)的系统组件(2)，所述控制设备(1)尤其用于汽车的变速器控制或发动机控制，所述系统组件(2)包括装配有电子元器件(11)的混合电路(10)，该混合电路(10)被如此地嵌入到在中间挖空的电路板(20)里，使得该混合电路(10)完全被电路板(20)所包围，其中-所述混合电路(10)和电路板(20)布置在基底元件(30)上；-所述混合电路(10)与电路板(20)通过接触元件(12，21)相互接通；并且其中-在所述混合电路(10)和接触元件(12，21)上布置有盖体元件(40)；从而混合电路(10)被基底元件(30)、盖体元件(40)和电路板(20)完全地封装起来。
2. 按照权利要求1所述的系统组件(2)，其特征在于，在所述 盖体元件(40)上设置有密封件(41)。
3. 按照权利要求1或2所述的系统组件(2)，其特征在于，所 述盖体元件(40)下面的空腔被浇注有介质。
4. 按照上述权利要求中任一项所述的系统组件(2),其特征在 于，所述电路板(20)与基底元件(30)密封地粘合和/或层合。
5. 按照上述权利要求中任一项所述的系统组件(2)，其特征在 于，所述基底元件(30)包含铝。
6. 按照上述权利要求中任一项所述的系统组件(2)，其特征在 于，所述盖体元件(40)由塑料制成。
7. 按照上述权利要求中任一项所述的系统组件(2)，其特征在 于，设置有接合线(12)作为接触元件。
8. 按照上述权利要求中任一项所述的系统组件(2),其特征在 于，在所述盖体元件(40)之外，在电路板(20)上设置有接触部位(22， 23， 24) D
9. 按照权利要求9所述的系统组件(2)，其特征在于，所述接 触部位(22, 23， 24)借助于"引线键合"(22)、借助于"压配合" 技术(23)、借助于"板边"插塞连接(24)、借助于钎焊、借助于 螺紋件和/或借助于铆接来实现触点接通。
10. 按照上述权利要求中任一项所述的系统组件(2)，其特征在于，那些典型地不可以安装在混合电路(10)上的元器件(25)被布 置在电路板(20)上。
11.尤其用于汽车的变速器控制或发动机控制的控制设备(1 )， 至少包括有一个按照上述权利要求中任一项所述的系统组件(2)，其 特征在于控制设备盖体(50),该控制设备盖体(50)在保持控制设 备与汽车外围的传感器和/或模块的触点接通可能性的情况下，在基底元件(30 )或控制设备基底的对面将控制设备(1 )封装。
全文摘要
本发明涉及一种尤其用于汽车的变速器控制或发动机控制的控制设备(1)的系统组件(2)。根据本发明，所述系统组件(2)包括装配有电子元器件(11)的混合电路(10)，该混合电路(10)如此地嵌入到在中间挖空的电路板(20)里，使得该混合电路(10)完全被电路板(20)所包围。其中所述混合电路(10)和电路板(20)安装在基底元件(30)上并且通过接触元件(12，21)相互接通。最后盖体元件(40)如此地布置在混合电路(10)和接触元件(12，21)上，使得混合电路(10)被基底元件(30)、盖体元件(40)和电路板(20)完全相对环境影响而被封装。以此方式形成用于控制设备(1)的封闭的系统组件(2)，该控制设备能够初次发送。按照本发明的系统组件(2)因此可以实现分散的加工过程，并且如包括有这种系统组件的总系统(1)那样，尤其适合应用于汽车，例如用于变速器控制或发动机控制。
文档编号H05K5/00GK101112136SQ200580047222
公开日2008年1月23日 申请日期2005年12月5日 优先权日2005年1月25日
发明者C·贾尼施, C·韦格特, J·默勒, P·斯特特, S·韦辛杰, W·塞沃思 申请人:西门子公司