本發(fā)明涉及一種電子控制模塊，如其尤其可以用于在機(jī)動車中的傳動機(jī)構(gòu)控制器，以及一種用于制造電子控制模塊的方法。

在機(jī)動車中，電子控制模塊尤其被用于控制傳動機(jī)構(gòu)。在此可以有利的是，將控制模塊這樣地布置在傳動機(jī)構(gòu)處，例如在傳動機(jī)構(gòu)殼體內(nèi)部，即它與傳動液例如腐蝕性的傳動機(jī)油接觸。

控制模塊例如可以具有電部件如插頭，傳感器，致動器，至少一個封裝的控制器(TCU，傳輸控制單元)和必要時其它的部件。電部件可以布置在印刷電路板上。印刷電路板可以是常規(guī)的電路板，在其表面上或者在其內(nèi)部中構(gòu)造印制導(dǎo)線，借此可以將布置在印刷電路板的安裝側(cè)上的電部件相互電連接。每個電部件可以為此具有可導(dǎo)電的連接段，例如形式為由部件中引出的金屬線，借此可以將部件與設(shè)置在印刷電路板上的印制導(dǎo)線之一電接觸。

在傳動液中布置控制模塊可以對在電子控制模塊的印刷電路板上的結(jié)構(gòu)部件的裝配和連接技術(shù)提出高的要求，因?yàn)殡娺B接部例如承受高的溫度交變負(fù)載和此外必須可以經(jīng)受住腐蝕性的傳動液和必要時在其中含有的金屬屑。

常規(guī)地，電部件大多數(shù)通過其連接段被釬焊在印刷電路板的印制導(dǎo)線上。US2009/0176402A1和US2008/0144260A1例如示出插頭部件，它們的連接元件被釬焊在印刷電路板的鍍通孔中。

但是已經(jīng)觀察到，釬焊連接不能夠總是長期地保證例如在機(jī)動車制造中要求的可靠性并且因此會在用于傳動機(jī)構(gòu)控制器的電子控制模塊中出現(xiàn)功能故障或失靈。

本發(fā)明的公開

本發(fā)明的實(shí)施方式實(shí)現(xiàn)一種電子控制模塊，它關(guān)于在電部件和印刷電路板的印制導(dǎo)線之間的長期穩(wěn)定的電連接方面可以比常規(guī)的控制模塊更好地滿足尤其在作為傳動機(jī)構(gòu)控制器使用中出現(xiàn)的高的要求。按照本發(fā)明的控制模塊的實(shí)施方式尤其可以簡單、可靠和/或成本有利地制造。

按照本發(fā)明的第一方面，建議一種電子控制模塊，尤其用于傳動機(jī)構(gòu)控制器，其具有印刷電路板以及至少一個電部件。印刷電路板配設(shè)有印制導(dǎo)線和具有安裝側(cè)。電部件具有至少一個可導(dǎo)電的連接段?？刂颇K的特征在于，它此外具有至少一個按壓觸頭，該按壓觸頭被這樣地壓入印刷電路板中的開口中，即它被機(jī)械地固定在印刷電路板上和經(jīng)由按壓觸頭的可導(dǎo)電的配對連接段的一個壓入到印刷電路板中的分區(qū)域與印刷電路板的印制導(dǎo)線形成不僅機(jī)械的而且電的接觸。此外在電部件的連接段和按壓觸頭的配對連接段之間設(shè)置焊接連接部。

按照本發(fā)明的第二方面，描述一種用于制造電子控制模塊，尤其是按照本發(fā)明的上述第一方面所述的控制模塊的方法。在該方法中，提供具有安裝側(cè)和具有印制導(dǎo)線的印刷電路板以及具有至少一個可導(dǎo)電的連接段的電部件。該方法的特征在于，按壓觸頭被這樣地壓入印制導(dǎo)線中的開口中，即它被機(jī)械地固定在印刷電路板上和經(jīng)由按壓觸頭的可導(dǎo)電的配對連接段的一個被壓入印刷電路板中的分區(qū)域與印刷電路板的印制導(dǎo)線形成不僅機(jī)械的而且電的接觸并且電部件的連接段與按壓觸頭的配對連接段相焊接。

除了其他方面，本發(fā)明的實(shí)施方式可以被看作是基于以下描述的構(gòu)思和想法:

如開頭所述，在常規(guī)的電子控制模塊中電部件一般地與印刷電路板的印制導(dǎo)線釬焊在一起。為此例如電部件的連接段被布置在印刷電路板中的通孔中和然后從相對置的一側(cè)被侵入到焊錫槽，由此焊料可以將連接段與印制導(dǎo)線導(dǎo)電地連接。

但是已經(jīng)觀察到，這樣制造的釬焊連接會具有一定的脫落可能性，例如在2ppm的范圍中，和由此可以在電子模塊的運(yùn)行中導(dǎo)致故障。這個問題近年來已經(jīng)部分地變得嚴(yán)重，因?yàn)榘凑崭碌臏?zhǔn)則一般地不允許再使用含鉛的焊料。因此必須昂貴地研發(fā)和測試釬焊連接并且與無鉛的焊料的熱機(jī)械特性相適配。

因此建議，在電子控制模塊中的常規(guī)的釬焊連接通過電部件在印刷電路板上的一種新型的電連接取代，其中可以取消焊料。在這種連接中，首先將一個或多個按壓觸頭壓入在印刷電路板中的開口中。

按壓觸頭在此可以理解為小的結(jié)構(gòu)元件，它完全由可導(dǎo)電的材料，例如金屬，制成或者至少部分地，例如在它的表面上，配置一種可導(dǎo)電的材料。按壓觸頭在此具有至少一個連接條，它這樣地設(shè)計(jì)尺寸，即它在壓力下可以被壓入到設(shè)置在印刷電路板中的開口中。連接條的結(jié)構(gòu)或尺寸在此這樣地設(shè)計(jì)，即至少在按壓觸頭的可導(dǎo)電的配對連接段的一個被壓入印刷電路板中的分區(qū)域處，按壓觸頭的可導(dǎo)電的材料在開口的區(qū)域中被擠壓在印刷電路板的印制導(dǎo)線的可導(dǎo)電的材料上并且由此建立電連接。此外按壓觸頭的連接條被這樣地設(shè)計(jì)尺寸，即按壓觸頭在壓入開口中之后被機(jī)械地穩(wěn)定地保持在印刷電路板上。由于按壓觸頭的壓入一般地不需要對要連接的部件進(jìn)行局部加熱，因此在此也稱為冷接觸。

除了被壓入到開口中的連接條以外，按壓觸頭附加地具有可導(dǎo)電的配對連接段。這個配對連接段與在按壓觸頭的連接條處的可導(dǎo)電的材料可導(dǎo)電地連接，由此在壓入之后整體上在配對連接段和印刷電路板的印制導(dǎo)線之間形成電連接。

在這個按壓觸頭或這些按壓觸頭被布置在印刷電路板上之后，電部件可以被布置在印刷電路板的安裝側(cè)上和然后它們的連接段與按壓觸頭的配對連接段被合適地焊接起來。

在描述的制造方法或相應(yīng)地制造的電子控制模塊中可以取消對電部件的釬焊和通過壓入按壓觸頭和接著焊接連接段和配對連接段來代替。由此與常規(guī)的釬焊相比較，可以顯著降低測試和研發(fā)成本。例如釬焊點(diǎn)比焊接點(diǎn)（硬焊點(diǎn)）一般必須長四倍時間地測試。此外可以推定，在焊接（硬焊）連接中的脫落統(tǒng)計(jì)（故障統(tǒng)計(jì)）比在釬焊連接中明顯較小。尤其推定，焊接連接在運(yùn)行中時間上沒有故障，相反在釬焊連接中可以觀察到2ppm的脫落統(tǒng)計(jì)（故障統(tǒng)計(jì)）。補(bǔ)充地，與釬焊連接相比較，焊接（硬焊）連接具有明顯更高的機(jī)械的承載能力和熱穩(wěn)定性。

如在更下面詳細(xì)描述的，在建議的制造方法中，此外在電子控制模塊內(nèi)的受熱限定的機(jī)械應(yīng)力可以被顯著地減小，因?yàn)槔缭诰植靠焖俚睾附舆B接段和配對連接段期間比在常規(guī)的釬焊工藝中產(chǎn)生大大減少的熱量輸入。

按照一個實(shí)施方式，電子部件的連接段和按壓觸頭的配對連接段可以用銅構(gòu)成，也就是說，由含銅的材料或完全由銅制成。銅不僅具有極好的導(dǎo)電性，而且具有相對較小的熔點(diǎn)，由此在小的熱功率下就已經(jīng)可以被焊接。

尤其可以有利的是，借助于激光器焊接電部件的連接段與按壓觸頭的配對連接段。激光焊接在工業(yè)上可以很好地使用并且可以提供許多優(yōu)點(diǎn)例如焊接的高的定位精度，無接觸的和由此無污染的焊接，能源效率，等等。

尤其地，為了激光焊接例如在連接段和配對連接段中含有的銅，可以使用綠色的激光。為了銅-銅焊接，與在例如為了其它的目的在常規(guī)中經(jīng)常使用的NiFe-Cu激光焊接已知的相比較，可以使用小得多的并且成本更有利的設(shè)備。可用于Cu-Cu焊接的激光器例如可以具有比在常規(guī)的用于焊接的激光器的情況小得多的激光器功率。

激光器例如可以具有在連續(xù)的運(yùn)行模式下的小于500W，最好小于200W，的激光功率。為了Cu-Cu焊接例如可以使用片狀激光器，其在連續(xù)的運(yùn)行模式下發(fā)射在綠色的波長范圍中的激光和具有200W的最大的激光器功率和在此情況下由于恒定地小于1.15的衍射指數(shù)可以具有非常高的光束質(zhì)量。為了能夠?qū)崿F(xiàn)例如515nm的發(fā)射波長，在此在激光諧振器中實(shí)施對片狀激光輻射的倍頻。這樣產(chǎn)生的綠色的激光比在紅外波長范圍中的激光輻射明顯更好地被銅材料吸收。此外觀察到，在采用綠色的、相對小功率的激光的激光焊接中基本上沒有焊渣產(chǎn)生，由此可以顯著簡化焊接過程。

按照本發(fā)明的一個實(shí)施方式，電部件的連接段和按壓觸頭的配對連接段可以平行于印刷電路板的安裝側(cè)布置。由此可以實(shí)現(xiàn)，兩個部段可以被簡單地達(dá)到并且可以從上方借助于激光器被相互焊接起來。

按照本發(fā)明的一個實(shí)施方式，在電部件的連接段和按壓觸頭的配對連接段之間的焊接連接部可以用電絕緣的材料遮蓋。例如這兩個連接段和配對連接段的整個暴露的區(qū)域可以用電絕緣的材料遮蓋和由此被保護(hù)以防止臟污、濕氣或腐蝕。電絕緣的材料例如可以以漆或填料例如Globe-Top或Epoxi（環(huán)氧樹脂）的形式設(shè)置。

按照本發(fā)明的一個實(shí)施方式，電子控制模塊此外可以具有支承板，其在一個與安裝側(cè)相反的表面處布置到印刷電路板上，其中，支承板由塑料制成。在常規(guī)的控制模塊中在印刷電路板上通常設(shè)置由金屬制成的支承板。純塑料支承板在常規(guī)的釬焊中例如尤其在預(yù)熱區(qū)段上會被高熱地?fù)p壞，因此常規(guī)上使用金屬板作為支承板。在此處建議的設(shè)計(jì)構(gòu)思中進(jìn)行冷接觸，因此也可以使用由塑料制成的支承板。此外塑料支承板也可以在下方被封閉并且由此提供涉及可能地向下突出的腳針的絕緣保護(hù)。在電子裝置下面局部地大多數(shù)需要一個金屬襯墊，以便可以作為冷卻面將損失熱引出到傳動機(jī)構(gòu)中。

支承板可以與按壓觸頭的突出于支承板的區(qū)域相鄰接地具有容納該區(qū)域盲孔。換言之，支承板可以被附加在印刷電路板的與安裝側(cè)相反的表面上并且具有相應(yīng)地尺寸設(shè)計(jì)的空隙，因?yàn)樵谶@個表面上在印刷電路板中的通孔的區(qū)域中，在其中插入的按壓觸頭的部分可以突出。這些空隙可以由盲孔構(gòu)成，也就是說，不是貫通的而是一端封閉的，由此按壓觸頭的突出的區(qū)域可以被容納在支承板的空隙中并且向外被保護(hù)免遭臟污和腐蝕。

通過使用由塑料制成的支承板替代由金屬制成的支承板，可以實(shí)現(xiàn)控制模塊的顯著的重量減小。此外可以取消在控制模塊底面處的碎屑保護(hù)蓋。在印刷電路板頂面處的碎屑保護(hù)蓋可以如上所述通過設(shè)置電絕緣的材料，例如以漆或填料的形式，替代。

整體上可以通過建議的制造方法在相應(yīng)地制造的電子控制模塊中取消模鑄殼體以及電子裝置的固定彈簧。

此外在模塊中不產(chǎn)生顯著的熱應(yīng)力，因?yàn)槿坎考c印刷電路板連接并且支承板僅僅是一個電絕緣體和一種運(yùn)輸保護(hù)物，只要對其不提出其它的要求，例如集成的插頭形式的功能的話。

在此指出，本發(fā)明的實(shí)施方式的可能的特征和優(yōu)點(diǎn)在此處部分地關(guān)于電子控制模塊和部分地關(guān)于由于制造電子控制模塊的方法進(jìn)行描述。專業(yè)人員認(rèn)識到，這些特征可以合適地相互組合、匹配或交換，以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的其它的實(shí)施方式。

附圖簡述

下面參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施方式，其中，說明書和附圖都不被認(rèn)為是對本發(fā)明的限制。

圖1示出通過常規(guī)的傳動機(jī)構(gòu)控制模塊的橫截面。

圖2示出通過用于按照本發(fā)明的一個實(shí)施方式的傳動機(jī)構(gòu)控制器的控制模塊的橫截面。

圖3示出一個電部件在按照本發(fā)明的一個實(shí)施方式的控制模塊的印刷電路板上的電連接的放大的橫截面圖。

這些圖僅僅是示意的并且沒有按照真實(shí)比例。相同的附圖標(biāo)記在圖中表示相同的或相同地作用的特征。

本發(fā)明的實(shí)施方式

圖1示出常規(guī)的傳動機(jī)構(gòu)控制模塊1，其中多個電部件3與印刷電路板5釬焊起來。

印刷電路板5，其部分地也稱為電路板或PCB(Printed Circuit Board)，具有在其表面上或在其內(nèi)部中集成的多個印制導(dǎo)線(在圖1中沒有分開地示出)。電部件3例如可以作為大電流組件7，轉(zhuǎn)速，位置或行程傳感器9，電子電路11，壓力傳感器13和/或插頭15布置在印刷電路板5的安裝側(cè)17上。其中的每個部件3通過所屬的可導(dǎo)電的連接段19與印刷電路板5的印制導(dǎo)線電連接，由此各個部件3相互間可以通過印制導(dǎo)線電連接。為此連接段19被插過在印刷電路板5中的通孔21和例如從下面通過侵入焊錫槽中與印刷電路板5的印制導(dǎo)線釬焊起來。

為了保護(hù)連接段19免受例如金屬碎屑的影響，該金屬碎屑例如可以包含在周圍的傳動機(jī)油中，設(shè)置碎屑防護(hù)蓋23。與安裝側(cè)17相對地，在印刷電路板5上設(shè)置由金屬制成的支承板25。該支承板25可以一方面穩(wěn)定印刷電路板5和另一方面用于從電部件直到傳動機(jī)構(gòu)部件27例如液壓板的良好的傳熱，在該液壓板上固定傳動機(jī)構(gòu)控制模塊1。在印刷電路板5的底面上，此外設(shè)置具有插頭的壓力調(diào)節(jié)器29，它經(jīng)由接觸塊或配對插頭31與印刷電路板5連接。

圖2示出按照本發(fā)明的一個實(shí)施方式的電子控制模塊1。

如在常規(guī)的傳動機(jī)構(gòu)控制模塊1中一樣，在不同的部件7，9，11，13，15形式下的不同的電部件3被布置在印刷電路板5的安裝側(cè)17上，但是這些部件3的連接段19不與印刷電路板5的印制導(dǎo)線釬焊起來。相反是將按壓觸頭39壓入印刷電路板的開口21中，由此它們一方面被機(jī)械地牢固地錨定并且另一方面形成與印刷電路板5的印制導(dǎo)線的電接觸。電部件3的連接段19被局部地焊接在按壓觸頭39的配對連接段20上。

在圖3中放大地示出部件3與印刷電路板5的布置和電連接。按壓觸頭39這樣地構(gòu)造和進(jìn)行尺寸設(shè)計(jì)，即它在壓力下可以被壓入在印刷電路板5中的開口21之一中。在此情況下，按壓觸頭39可以通過在印刷電路板5中的加厚的區(qū)域45被這樣地保持，即不僅形成機(jī)械地穩(wěn)定的固定而且在一方面按壓觸頭39的配對連接段20和另一方面設(shè)置在印刷電路板5中的印制導(dǎo)線16之間形成電接觸。印制導(dǎo)線16在此可以在印刷電路板5的內(nèi)部中延伸并且接觸在開口20的內(nèi)部中的配對連接段20的一個分區(qū)域。開口的內(nèi)部例如可以配設(shè)一個金屬層。

按壓觸頭39例如可以完全由金屬制成，尤其例如完全由銅或銅合金制成。必要時它可以配設(shè)一個例如由金，錫構(gòu)成的表面涂層。按壓觸頭可以是一體件。按壓觸頭此外可以基本上直角地實(shí)施，由此下支腿47可以垂直于印刷電路板5的平面地插入其開口21中和上支腿49與下支腿47成直角地布置和由此可以基本上平行于印刷電路板5的安裝側(cè)17延伸。按壓觸頭39在此可以這樣地構(gòu)造，即它在壓入印刷電路板5中的狀態(tài)下通過它的上支腿49貼合在安裝側(cè)17上。

同樣設(shè)置在按壓觸頭39上的塑料框架35可以保護(hù)按壓觸頭39的分區(qū)域以及開口21免受尤其通過金屬碎屑引起的臟污。

布置在安裝側(cè)17上的、例如以傳感器9的形式的電部件3具有連接段19，它與按壓觸頭39的配對連接段20至少部分地搭接地布置。兩個部段19，20由此平行于安裝側(cè)17地延伸和由此可以簡單地通過從上方垂直于安裝側(cè)17射入的激光，其通過箭頭41示出，經(jīng)由焊縫43相互連接。

在焊縫43的區(qū)域中和在連接段和配對連接段19，20的相鄰接的分區(qū)域中，一個由電絕緣的材料37，例如Globe-Top構(gòu)成的、事后施加的層可以負(fù)責(zé)防止臟污。

如在圖2中示出的，印刷電路板5可以通過由塑料制成的支承板26與傳動機(jī)構(gòu)部件27連接。在支承板26中，例如可以在電子電路11的區(qū)域中，該電子電路在運(yùn)行中產(chǎn)生許多熱量，局部地結(jié)合一個金屬板24，以便能夠?qū)崃扛玫匾龅絺鲃訖C(jī)構(gòu)部件27上。

與按壓觸頭39的區(qū)域相鄰接地，該區(qū)域向下突出于印刷電路板5，可以在支承板26中各構(gòu)造一個尺寸設(shè)計(jì)得足夠大的盲孔33，由此突出于印刷電路板5的按壓觸頭39的區(qū)域一方面可以被容納在其中和另一方面，由于盲孔33在向下方向上被封閉，例如被保護(hù)防止臟污。

最后應(yīng)該在電子控制模塊的制造的框架內(nèi)描述裝配過程。

首先按壓觸頭39被插入印刷電路板5的開口21中。結(jié)合面51必要時被清潔。電子電路11被粘接和結(jié)合并且用密封的蓋子23例如借助于粘接劑或密封環(huán)封閉。接下來在印刷電路板5上安裝全部其余的部件3。組件例如傳感器9和插頭15被粘接上或者通過孔被卡入或鉚接在印刷電路板5中。隨后準(zhǔn)備塑料支承板26，必要時具有嵌入的或環(huán)繞注塑的金屬板24，其用于電子電路11的散熱。被安裝了部件的印刷電路板5現(xiàn)在或者在一個較晚的時刻可以放置到支承板26上并且在一些點(diǎn)處例如通過膠粘，鉚接或卡夾被固定。

電部件3例如傳感器9，13，等等具有連接段19，它們在安裝之后用小的垂直的預(yù)張力貼壓在按壓觸頭39的配對連接段20上的焊接面上。全部的單獨(dú)部件可以到此關(guān)于它們的位置都得到彌補(bǔ)。在安裝期間的張力和變形基本上不影響部件3與印刷電路板5的電連接?，F(xiàn)在才實(shí)施連接段19與配對連接段20的焊接，由于例如由銅制成的按壓觸頭39的很小的熔化溫度，和在非常小的面積（焊點(diǎn)）上的最小的熱輸入，因此幾乎沒有熱變形。作為激光束41，使用綠色的激光，其被專門開發(fā)用于銅-銅焊接。接下來可以將在連接段和配對連接段19，20的區(qū)域中形成的電連接用蓋子或漆或由電絕緣的材料，例如Globe-Top，制成的填料遮蓋。

按壓觸頭比例如THT-釬焊點(diǎn)(Through-Hole-Technique通孔技術(shù))更成本有利和更可靠。Globe-Top也可以保護(hù)在印刷電路板開口21中的按壓接觸免受周圍的介質(zhì)，例如腐蝕性的傳動機(jī)油，的腐蝕性的侵蝕。印刷電路板5的整個安裝可以借助于全自動化的裝配在一個非常緊湊的設(shè)備上實(shí)施。不需要大型的選擇或連續(xù)加熱爐釬焊設(shè)備并且也不需要預(yù)熱或冷卻區(qū)段。按壓觸頭39可以受調(diào)節(jié)地被壓入和進(jìn)行激光焊接。由此可以取消檢測工序，例如在釬焊情況下常用的X光檢查。

如果例如在電子裝置的區(qū)域中用冷卻油流向印刷電路板5或者作為傳動機(jī)構(gòu)部件27作用的液壓板的高地狀的隆起穿過支承板26直接地接觸印刷電路板5，那么可以取消在上面描述的實(shí)施方式中包含的嵌入的金屬板24，其可以用作導(dǎo)熱板。印刷電路板5此外可以具有位于電子裝置下面的熱通孔，以便能夠產(chǎn)生更好的排熱。