电路板、具有电路板的变速器控制设备和用于制造电路板的方法与流程

电路板、具有电路板的变速器控制设备和用于制造电路板的方法
1.本发明涉及一种电路板，该电路板优选用于变速器控制设备、功率电子装置和/或电马达的致动器的控制设备，该电路板具有布置在该电路板上的并且免受腐蚀性介质地受保护的电组合件，其中对于所述电组合件的挤压包封一直被导引至在电路板的上侧面上布置的和/或构造的金属化层。此外，本发明涉及一种具有按本发明的电路板的变速器控制设备。此外，本发明涉及一种用于制造电路板的方法。
2.具有电组合件的电路板原则上是已知的，其中所述电路板至少部分地用塑料材料来进行挤压包封，以便保护所述电组合件免受侵蚀性介质的影响。例如在us 5 744 084 a中示出了这种类型的电路板。为了对于布置在电路板上的电组合件进行挤压包封而规定，环绕的堤坝结构与该电组合件隔开地布置在电路板的上侧面上。因此，该堤坝结构被构建到电路板的上侧面上，并且用于使挤压包封模具或模制模具的环绕的且突出的棱边安放到所述堤坝结构上，以便为用于对电组合件进行挤压包封的挤压包封过程实现密封。额外地被构建到电路板上的堤坝结构的构造要求另外的工作步骤和附加的材料，这会提高电路板的成本。此外，根据构造，挤压包封模具的突出的棱边可能在该挤压包封模具碰到电路板时损坏该电路板。同样，由于突出的棱边，在所述棱边的区域中可能存在所述挤压包封模具或者包覆成型模具的被提高了的磨耗，使得所述挤压包封模具可能具有被提高了的磨损并且必须提早更换。
3.从已知的现有技术出发，本发明已经提出的任务是，提供一种电路板，该电路板具有提高的针对腐蚀性介质的保护，并且该电路板能够廉价地制造。此外，本发明的任务是，提供一种用于制造电路板的方法，利用该方法能够价廉地并且节省材料地制造电路板。
4.本发明的任务通过独立权利要求的主题来解决。本发明的优选的改进方案在从属权利要求和以下的描述中得到说明，其中每个特征不仅能够单个地而且能够以组合形式代表着本发明的一个方面。
5.根据本发明，设置一种电路板，所述电路板具有电路板芯部，该电路板芯部具有上侧面，并且在所述上侧面上至少局部地构造有金属化层，其中所述金属化层包括至少一个第一区域和与该第一区域不同的第二区域，在所述第一区域上布置有电组合件并且该电组合件与所述第一区域导电地连接，所述第二区域与所述第一区域隔开地布置和/或构成，并且所述第二区域包围和/或环绕着所述第一区域，所述电组合件利用密封材料来进行挤压包封，其中所述挤压包封通过所述第二区域来限定。
6.换言之，本发明的一个方面是提供一种电路板。所述电路板优选地应用在变速器控制设备、用于完全或至少部分地用电驱动的机动车的功率电子装置和/或用于电机、尤其是无刷直流电动机（bldc）的致动器的控制设备中。所述电路板具有电路板芯部。所述电路板芯部也能够被称为所谓的“预浸材料”。概念“预浸材料”是指用树脂浸渍的被预先浸渍的纤维、优选是玻璃织物。特别优选的是，所述电路板芯部的载体材料能够是fr4预浸材料。所述电路板芯部中的树脂含量能够根据设计和应用在标准树脂（sr）、中等树脂（mr）或高树脂（hr）中有所不同。
7.所述电路板芯部具有上侧面，其中在所述上侧面上至少局部地构造有金属化层。所述上侧面优选地沿着平行于电路板芯部的平面的方向布置。所述金属化层导电地构成。优选地所述金属化层由铝、铜和/或银构成或者至少部分地具有铝、铜和/或银。
8.所述金属化层具有至少一个第一区域以及与该第一区域不同的第二区域。所述第一区域和第二区域在电路板的上侧面上彼此电流地分离。在所述第一区域上布置有电组合件并且其与所述第一区域导电地连接。与所述金属化层的第一区域和电组合件的电连接例如能够是材料融合的连接、比如粘合连接、键合连接、烧结连接和/或钎焊连接。所述电组合件优选能够是半导体、芯片、mosfet（金属氧化物半导体场效应晶体管（metall-oxid-halbleiter-feldeffekttransistor））、igbt（绝缘栅双极晶体管（insulated gate bipolar transistor））、asic（专用集成电路（application-specific integrated circuit））和/或传感器、尤其是传感器拱顶或者说传感器总线（sensordom）。
9.所述第二区域与第一区域隔开地布置和/或构成，其中所述第二区域包围和/或环绕着第一区域。此外能够设想的是，在所述电路板芯部的上侧面上构造有多个第一区域，并且所述多个第一区域被所述第二区域围住。
10.所述布置在第一区域上的电组合件利用密封材料来进行挤压包封和/或浇注。这个过程也被称为“包覆成型”或“转移成型”。在此规定，所述挤压包封被所述金属化层的第二区域所限定。换言之，所述电路板芯部的上侧面上的第二金属化层充当用于包覆成型过程的屏障或者限界，并且对于注塑过程或者包覆成型过程来说利用注塑模具或者包覆成型模具来密封。所述电路板因此具有在上侧面上构成的、呈金属化层的形式的屏障，所述金属化层通常本来就布置在电路板芯部的上侧面上。因此，不需要呈现出被构建到电路板的上侧面上的堤坝结构的形式的附加结构用来提供用于对电组合件进行挤压包封的密封。由此，通过所述金属化层的被构造在电路板芯部的上侧面上的第二区域能够提供用于包覆成型过程的密封结构，其中所述第二区域间隔开地包围所述第一区域。能够降低所述电路板的成本，因为仅仅所述布置在电路板芯部的上侧面上的金属化层如此被结构化：使得该金属化层构造成一种密封轮廓。通过所述挤压包封，能够提供一种能廉价地制造的、免受外部的腐蚀性介质像比如油和/或水地被保护的电路板。
11.所述用于对电组合件进行挤压包封的材料、即密封材料通常是塑料。所述密封材料也能够被称为浇注材料。所述密封材料能够优选是热塑性塑料。特别优选的是，所述密封材料是热固性塑料、尤其是基于环氧化物的热固性塑料。这种热固性塑料具有得到提高的耐热性和得到提高的针对外部作用或者影响的抵抗力。因此，所述电组合件优选能够持久地免受外部介质、尤其是油和/或水地得到保护。
12.本发明的一种有利的改进方案在于，所述金属化层的第一区域的、沿着垂直于电路板芯部的平面的方向的材料厚度相应于所述金属化层的第二区域的、沿着垂直于电路板芯部的平面的方向的材料厚度。换言之，所述第一区域和第二区域具有相同的材料厚度。所述第一区域和第二区域优选地通过在电路板芯部的上侧面上构成的金属化层通过去除材料的方法、优选化学的剥蚀方法、比如蚀刻方法来构成。因此，所述第一区域和第二区域能够以简单的方式廉价地制造并且具有相同的材料厚度。
13.在本发明的另一种有利的设计方案中能够规定，在所述电路板的上侧面上布置了阻焊漆，其中所述阻焊漆被一直导引至第二区域的外边缘，所述外边缘被构造在第二区域
的背离第一区域的一侧上，并且所述阻焊漆的、沿着垂直于电路板的平面的方向的材料厚度大于所述第二区域的材料厚度。换言之，所述阻焊漆的厚度大于所述第二区域的厚度或者说材料厚度。通过这种方式，关于所述电路板的横截面，在阻焊漆与金属化层的第二区域之间的区域中构造一种阶梯。当所述挤压包封模具或者包覆成型模具安放到第二区域并且用所述第二区域来密封时，这个阶梯可以用作附加的屏障，以便避免浇注材料在模制过程期间可能的溢出。
14.所述阻焊漆具有电绝缘的特性。优选地所述阻焊漆由环氧树脂构成。特别优选的是，所述阻焊漆具有至少部分地柔顺的和/或有弹性的特性。
15.本发明的一种有利的改进方案在于，所述阻焊漆一直被导引至第二区域的、面向第一区域的内边缘，并且所述阻焊漆覆盖第二区域。因此，当所述挤压包封模具碰到第二区域并且相对于第二区域进行密封时，可能伴随金属化层与挤压包封模具之间的阻焊漆的轻微变形，从而能够实现金属化层与挤压包封模具之间的得到提高的密封性。由此能够在包覆成型过程的期间实现得到提高的密封性。
16.原则上，在所述金属化层的第一区域上没有布置阻焊漆。因此，所述第一区域无阻焊漆地构成。
17.能够规定，仅仅设置一个第二区域，该第二区域包围着所述第一区域并且与该第一区域间隔开地构成。能够设想，所述第二区域螺旋形地和/或螺旋线形地构成。
18.本发明的一种有利的改进方案在于，所述第二区域具有多个彼此隔开的第二区域，所述第二区域彼此电流地分离并且分别环绕地构成。所述多个并排地布置的第二区域能够在挤压包封模具碰到电路板时提高第二金属化层的可变形性，并且此外能够扩大在挤压包封模具与电路板之间在安放区域中的距离，因为它们具有减小了的横截面。通过所述多个分开的第二区域能够延长用于流出的材料的路程，由此能够提高电路板与包覆成型模具之间的密封作用。
19.原则上能够规定，仅仅在所述电路板的上侧面上构造了第一区域和第二区域，其中所述布置在上侧面上的电组合件被挤压包封或被包覆成型。
20.本发明的一种有利的改进方案在于，所述电路板芯部具有与上侧面间隔开地布置的下侧面，该下侧面相应于上侧面地具有一拥有第一区域和第二区域的金属化层，其中在所述第一区域上布置有电组合件，并且所述电组合件用密封材料来挤压包封，其中所述挤压包封通过布置在下侧面上的第二区域来受到限定。通过这种方式来提供一种电路板，该电路板从两侧至少局部地被挤压包封并且/或者被包覆成型。
21.所述电路板芯部原则上能够单层地构成，其中在上侧面上并且/或者在下侧面上构造了所述金属化层。
22.本发明的一种有利的改进方案在于，所述电路板芯部多层地构成。因此，所述多层的电路板芯部具有该上侧面和与上侧面间隔开的下侧面，其中在所述多层的电路板芯部中布置了彼此间隔开的印制导线和/或结构化的金属化层。所述布置在电路板芯部之内的印制导线和/或结构化的金属化层能够优选地通过通孔和/或穿通接触部来相互导电地连接。同样，所述第一区域能够与布置在电路板之内的金属化层导电地连接。而所述第二区域不与布置在电路板之内的印制导线导电地连接。
23.此外，本发明涉及一种具有按本发明的电路板的、用于机动车的变速器控制设备。
24.此外，本发明涉及一种用于制造按本发明的电路板的方法，该方法包括以下步骤：-提供电路板芯部，其中所述电路板芯部具有上侧面并且在所述上侧面上布置了金属化层；-使所述金属化层得以结构化，从而在所述上侧面上构造所述金属化层的第一区域和与所述第一区域不同的并且电流地分离的第二区域，并且所述第一区域包围和/或环绕着所述第二区域；-将电组合件布置到所述第一区域上并且对其进行电接触；-将所述电路板芯部布置到包覆成型模具中并且将所述包覆成型模具闭合，其中所述包覆成型模具用所述第二区域来密封；-利用密封材料对所述电组合件进行挤压包封和/或包覆成型；-打开所述包覆成型模具，并且从所述包覆成型模具中取出所述电路板。
25.所述包覆成型模具具有优选地在朝向电路板的一侧上具有凹座和/或凹部或者说凹陷部，以便在碰到电路板芯部时在布置在所述电路板上的电子组合件的区域中构造穴腔，使得该穴腔能够利用密封材料来浇注。优选地，所述注塑模具围绕着凹陷部无凸起地构成。因此，所述包覆成型模具没有凸起轮廓，所述凸起轮廓在移到电路板上时切入并且/或者放置到电路板中，以便实现用该电路板的密封。这样的凸起具有以下缺点，即：所述凸起可能损坏电路板或者尤其是布置在其中的电印制导线。因此提供一种节省材料的且廉价的用于制造电路板的方法。
26.本发明的其它特征和优点由从属权利要求以及以下实施例得出。所述实施例不应理解为限制性的、而应理解为示例性的。它们应该使得本领域的技术人员能够实现本发明。申请人保留下述权利：将在实施例中公开的特征中的单个和/或多个特征用作权利要求的主题，或者将这样的特征接纳到现有的权利要求中。根据附图来详细解释所述实施例。在这些附图中：图1示出了按照第一种优选的实施例的电路板的横截面，图2示出了按照第一种优选的实施例的电路板的俯视图，图3示出了包覆成型模具连同布置在其中的按照第一种实施例的电路板的横截面，图4示出了第一种实施例的具有至少局部的挤压包封部的电路板的横截面，图5示出了按照第二种优选的实施例的电路板的横截面，图6示出了具有至少局部的挤压包封部的第二种实施例的电路板的横截面，图7示出了按照第三种实施例的电路板的横截面，图8示出了按照第三种实施例的电路板的俯视图。
27.在图1中示出了例如用于机动车的变速器控制设备的电路板10的横截面。所述电路板10具有多层的电路板芯部12，该电路板芯部具有上侧面14和与上侧面14隔开地布置的下侧面16。不仅所述上侧面14而且所述下侧面16都沿着平行于电路板芯部12的平面的方向来定向和/或构造。所述电路板芯部12在上侧面14与下侧面16之间具有多根彼此隔开的印制导线（未示出），该印制导线优选地能够通过通孔（vias）和/或穿通接触部来彼此导电地连接。通常，所述电路板芯部12由预浸材料来构成。
28.在上侧面14上且在下侧面16上，所述电路板芯部12至少局部地具有金属化层18，
该金属化层18导电地构成。所述金属化层18优选地能够至少部分地具有铝、铜和/或银和/或由其构成。在本实施例中，所述金属化层18由铜构成。
29.所述金属化层18具有第一区域20和与所述第一区域20不同的第二区域22。相应的上侧面14或者下侧面16的第一区域20和第二区域22彼此电分离。换言之，所述第一区域20和第二区域22彼此不导电地布置在相应的上侧面14或者下侧面16上。电组合件24布置在所述第一区域20上并且与其导电地连接。与所述金属化层18的第一区域20以及电组合件24的电连接例如能够是材料锁合的连接，比如粘合连接、键合连接（bondverbindung）、烧结连接和/或钎焊连接。所述电组合件24优选能够是mosfet、igbt、asic和/或传感器、尤其是传感器拱顶或者说传感器总线（sensordom）。
30.所述第二区域22与第一区域20隔开地布置和/或构成，其中所述第二区域22包围和/或环绕着第一区域20。在此，多个第一区域20布置在所述上侧面14上，所述上侧面被所述第二区域22包围。
31.此外，可以看出，所述金属化层18的第一区域20的、沿着垂直于电路板芯部12的平面的方向的材料厚度相应于所述金属化层18的第二区域22的、沿着垂直于电路板芯部12的平面的方向的材料厚度。换言之，所述第一区域20和第二区域22具有相同的材料厚度。所述第一区域20和第二区域22优选地通过在电路板芯部12的上侧面14或下侧面16上构成的金属化层18通过材料减少的方法、优选化学的去除方法、比如蚀刻方法来构成。因此，所述第一区域20和第二区域22能够以简单的方式廉价地制造并且具有相同的材料厚度。
32.图2示出了按照第一种实施例的电路板10的俯视图。所述电路板芯部12在上侧面14上具有多个第一区域20，所述多个第一区域被所述第二区域22包围。因此，所述第二区域22环绕地构成。
33.图3示出了包覆成型模具26连同布置在其中的电路板10的横截面。所述包覆成型模具26也能够被称为挤压包封模具。该包覆成型模具具有至少一个上模具半体28和一个下模具半体30。所述电路板10布置在这两个模具半体28、30之间。为了挤压包封所述电路板10，所述模具半体28、30在相应的朝向电路板10的一侧上具有相应的凹部32和/或凹座。
34.所述上模具半体28安放在下模具半体30上并且安放在电路板芯部12的上侧面14上。在此，将上模具半体28的凹部32包围起来的第一面34利用金属化层18的第二区域22来密封。在上侧面14与上模具半体28的凹部32之间所构成的穴腔利用密封材料36、尤其是塑料、优选是基于环氧化物的热固性塑料来浇注和/或包覆成型。
35.与上侧面14相对应地，所述下模具半体30安放在上模具半体28上并且安放在电路板芯部12的下侧面16上，其中将所述下模具半体30的凹部32包围起来的第二面38相对于下侧面16的第二区域22进行密封。在下侧面16与凹部32之间构成的穴腔利用密封材料36来浇注或者包覆成型。
36.所述上模具半体28的将凹部32包围起来的第一面34和所述下模具半体30的第二面38无凸起地构成。换言之，所述上模具半体28和下模具半体30在其朝向电路板10的一侧上没有为了挤压包覆过程和/或包覆成型过程而与电路板进行密封的凸起。通过这种方式能够实现对于所述电路板10的节省材料的挤压包封。同样能够减少由于挤压包封和/或包覆成型所造成的对电路板10的损坏。
37.图4示出了在图3中示出的电路板10的、在至少部分地挤压包封该电路板10之后的
横截面。密封材料36被一直导引至第二区域22并且/或者由该第二区域22所限定，因为图3中所示出的包覆成型模具26相对于第二区域22进行密封。所述电路板10因此具有在上侧面14上和在下侧面16上构成的、呈金属化层18形式的屏障，所述金属化层通常本来就布置在电路板芯部12的上侧面14或者下侧面16上。因此，不需要以在电路板10的上侧面14或者下侧面16上构建的堤坝结构的形式的附加结构用来提供用于对于电组合件24进行挤压包封的密封部。由此，通过所述金属化层18的、在电路板芯部12的上侧面14或者下侧面16上构造的第二区域22能够以廉价的方式提供用于包覆成型过程的密封结构，其中所述第二区域隔开地包围着所述第一区域20。由此，能够降低所述电路板10的成本，因为仅仅所述布置在电路板芯部12的上侧面14或者下侧面16上的金属化层18如此被结构化：使得其构成密封轮廓。通过对于所述电路板10的至少部分的挤压包封，能够提供免受外部的腐蚀性介质、例如油和/或水地被防护的电路板10。
38.图5示出了第二种实施方式中的电路板10的横截面。与第一种实施方式不同，在所述第二种实施方式中，在所述第二区域22上布置了由电绝缘的材料构成的阻焊漆40或者阻焊漆层、即阻焊漆。换言之，所述阻焊漆40一直被导引至第二区域22的内边缘并且包围该内边缘。所述内边缘面向第一区域20。所述第二区域22被阻焊漆40覆盖。所述阻焊漆40具有至少部分地柔顺的和/或有弹性的特性。因此，当所述挤压包封模具和/或包覆成型模具26碰到第二区域22并且相对于该第二区域进行密封时，能够伴随所述金属化层18与包覆成型模具26之间的阻焊漆40的轻微变形，从而能够实现在所述第二区域22的金属化层18与包覆成型模具26之间的得到提高的密封性。由此能够在包覆成型过程的期间实现得到提高的密封性。
39.图6示出了在图5中示出的电路板10的、在至少部分地挤压包封该电路板10之后的横截面。所述密封材料36一直被导引至布置在第二区域22上的阻焊漆40并且/或者被该阻焊漆所限定。
40.图7示出了第三种实施方式中的电路板10的横截面。在此规定，所述上侧面14的第二区域22与所述下侧面16的第二区域22不同地进行构造。所述下侧面16的第二区域22具有多个彼此隔开地构成的第二区域22，所述第二区域彼此电分离地并且环绕地构成。所述多个并排布置的第二区域22能够在挤压包封模具或包覆成型模具26碰到电路板10时提高所述金属化层18的可变形性，并且此外扩大在所述包覆成型模具26与电路板10之间在安置区域中的距离，以便此外延长用于流出的材料的路程。由此能够提高所述电路板10相对于包覆成型模具26的密封作用。
41.图8示出了所述电路板10的下侧面16的俯视图，该电路板具有并排地布置的且环绕地构成的第二区域22。所述第一区域20在俯视图中未示出。