用于车辆的电子设备的制作方法

本发明涉及一种用于车辆的电子设备、尤其是一种用于车辆的控制设备以及用于进行制造的对应的制造方法和对应的工具。

背景技术：

1、从现有技术中已知用于车辆的控制设备，所述控制设备具有壳体，其中印刷电路板布置在壳体内。壳体保护其中包含的印刷电路板免受外部影响。在重量节省的进程中以及为了减小构件尺寸，控制设备或对应的印刷电路板新近在所谓的包覆成型工艺(overmoldprozess)中在一侧或两侧用塑料包覆，并且因此被构造为介质密封的。以这种方式可以不需要壳体。

2、由工艺决定地在包覆印刷电路板期间在印刷电路板中可能出现机械应力。这些机械应力的后果可能是布置在印刷电路板上的电子构件的接触位置的损伤，所述损伤引起控制设备在生产中或在现场中的误运行或失灵。

3、根据以往的现有技术，测量对应的机械应力的可能性仅在生产下游的步骤中以及以高的耗费才是可能的。

技术实现思路

1、在这种背景下，本发明的任务是创造一种用于车辆的电子设备、尤其是用于车辆的控制设备，其使得能够更高效地和可靠地识别由于包覆引起的在印刷电路板中机械应力的出现。

2、该任务利用根据专利权利要求1的电子设备、根据专利权利要求14的用于制造对应的设备的方法以及根据专利权利要求15的用于制造对应的设备的工具来解决。优选的实施方式是从属权利要求的主题。

3、根据本发明的用于车辆的电子设备、尤其是用于车辆的控制设备包括以下内容：

4、印刷电路板，

5、布置在印刷电路板上的电子电路，

6、优选地布置在印刷电路板上的测量元件，以及

7、印刷电路板的包覆件，所述包覆件至少部分地包围电子电路，其中

8、测量元件被设立用于测量/检测印刷电路板中的机械应力，所述机械应力在电子电路的区域中出现。

9、电设备优选地是电子控制单元(electronic control unit,ecu)或传输控制单元(transmission control unit,tcu)并且优选地被使用用于控制车辆中的车辆组件、诸如变速器。此外，电子设备优选地可以是具有安全关断装置的电子设备。

10、电子设备优选地被构造为无壳体的，并且通过包覆件(也称为“overmold(包覆成型件”)被保护免受外部介质。外部介质的示例是水、油、盐或沙子，它们可能对印刷电路板有腐蚀的并且随后损坏的作用。优选地使用热塑性塑料、热固性塑料或合成树脂、尤其是环氧树脂作为用于包覆件的材料(铠装材料)。

11、包覆件、印刷电路板以及必要时基板优选地以材料决定的方式连接。包覆件可以优选地在一侧、两侧或完全地围住印刷电路板。在构造印刷电路板的包覆件时，电子电路的接触部可能由于印刷电路板中的机械应力而被损坏，所述机械应力尤其是导致印刷电路板的变形。测量元件优选地使得能够在生产工艺期间和/或在车辆的运行中在电子电路的区域中检测印刷电路板中的出现的机械应力并且采取对应的措施。

12、优选地，可以基于由测量元件检测的测量数据/信号来优化电子电路的电气性能。从而，尤其是在包覆成型工艺期间被引入并且可能损坏电子电路的印刷电路板中的机械应力可以通过适配工艺参数被减小或消除。这尤其是在控制设备的开发阶段中是有利的，在所述开发阶段中确定工艺参数用于后来的连续制造。以这种方式，可以优选地提供全功能控制设备并且可以增加控制设备的使用寿命。此外，通过根据本发明实施控制设备可以实现成本降低，因为例如可以减少由生产决定的废部件。此外根据本发明的测量方法优选地能够以无破坏的方式以及伴随工艺地被应用。

13、用于车辆的电子设备优选地进一步包括：

14、至少一个电子构件，以及

15、至少一个印制导线，所述印制导线优选地布置在印刷电路板上并且优选地以导电方式与至少一个电构件连接，其中测量元件优选地被设立用于测量/检测印刷电路板中的机械应力，所述机械应力出现在至少一个电子构件的区域中、尤其是接触区域中。

16、电子构件优选地是用于检测和/或处理相关运行数据的μ控制器或传感器，或者是诸如电容器或线圈之类的电子电路元件。印制导线优选地由铜、黄铜、银和/或银合金构成并且整体地设置在印刷电路板中。

17、多个测量元件优选地分布地布置在印刷电路板上，其中测量元件优选地被设立用于在电子电路的不同区域处测量/检测印刷电路板中的机械应力。

18、电子电路的不同区域优选地是关于包覆成型工艺关键的位置。关键位置可以例如处于μ控制器、传感器或电子电路元件(电容器、线圈)的区域中。在这样的区域中出现机械应力、尤其是变形可能引起在一个/多个构件与一个/多个印制导线之间的接触部的损坏，并且负面地影响电子设备的功能性。

19、多个测量元件优选地以预先给定的图案、例如以矩阵结构的形式布置在印刷电路板上，使得在图案的相应的区域处测量印刷电路板中的机械应力。

20、优选地，可以通过查询布置在图案中的测量元件中的一个或多个测量元件在关键位置处确定在印刷电路板中的出现的机械应力，所述一个/多个测量元件布置在关键位置的一个区域/多个区域处或关键位置的一个区域/多个区域中。

21、优选地，所述一个测量元件或多个测量元件分别是布置在印刷电路板上的导体环。

22、测量元件的测量原理在此情况下尤其是基于电阻变化，即基于导体环根据机械应力改变其电阻。导体环优选地由铜、黄铜、银和/或银合金构成，并且整体地设置在印刷电路板中。优选地以光刻/还原工艺制造印刷电路板。设置附加的导体环仅仅在创建印刷电路板概念时是附加的但非常低的耗费，并且对于制造印刷电路板优选地可以被视为成本中性的。优选地，可以通过适配诸如铜厚度或导体长度之类的参数来优化导体环。

23、构成测量元件的导体环优选地被实施为曲折形的。

24、曲折形导体环优选地具有多个紧密依次伸展的线匝/环。优选地可以以高分辨率测量压缩和/或拉伸变形。优选地，线匝/环被实施为直角的/正交的。

25、印制导线和构成测量元件的导体环优选地以导电方式连接。

26、导体环优选地集成到电子设备的电子电路中。也就是说，导体环优选地是电子设备的电子电路的印制导线的一部分。

27、印刷电路板优选地具有至少一个用于接触电子电路的接线，所述接线优选地以导电方式与印制导线和构成测量元件的导体环连接，使得优选地能够通过接线输出说明印刷电路板中的机械应力的测量信号和/或对应的测量值。

28、用于接触电子电路的接线优选地是用于与其他车辆组件通信的总线接线。优选地，可以在包覆成型工艺期间使用接线，以便查询测量元件/导体环的测量数据/信号。根据这些测量数据/信号，可以优选地推断出出现的机械应力并且从而关于工艺的质量和可再现性进行。

29、此外，通过将测量元件连接/集成到电子电路，机械应力在印刷电路板中通过接线优选地也可以在现场被测量/检测。从而，在输出太高的应力值的情况下，优选地可以输出故障消息。在故障消息的进程中，优选地要求驾驶员探访车间。

30、优选地，印制导线和构成测量元件的导体环不导电地连接，其中构成测量元件的导体环优选地能够分开地被接触用于输出反映机械应力的测量信号和/或所测量的值。

31、导体环优选地在此情况下自给自足地设置在印刷电路板上。

32、导体环优选地被被实施为开路导体环并且具有用于电阻测量的接触点。

33、优选地可以借助于测量尖端来进行接触。对应的测量尖端可以优选地设置在下面还要阐述的工具中，在所述工具中进行包覆成型工艺。

34、如所提及的，导体环优选地被构造为自给自足的，也就是说，导体环与电子电路的印制导线电绝缘/分离。由此，测量元件对电子电路丝毫没有电影响，诸如负的电感/电容/欧姆效应，并且在设计电子电路时可以保持不予考虑。

35、用于测量尖端的接触点在包覆之后由于放置的测量尖端而不被铠装材料密封。这些未密封的接触点在完成的和可以投入使用的电子设备中由于其小尺寸而可以保持暴露，或者可以在分开的以及下游的工艺步骤中被密封。

36、构成测量元件的导体环优选地是开路的并且优选地被构造用于四点电阻测量，使得可以通过两个接触点输送电流并且可以通过两个其他接触点测量对应的电压降。

37、导体环优选地被实施为开路导体环并且具有用于四点电阻测量的四个接触点。优选地通过接触点中的两个接触点输送电流并且在两个其他接触点处检测电压降。该测量方法优选地使得能够在测量元件的区域中检测印刷电路板的压缩或拉伸。

38、印刷电路板优选地具有带有多个层的层结构，其中电子电路的印制导线优选地在所述层中的至少一个层中伸展，并且测量元件优选地布置在所述层中的同一层或另一层上。

39、尤其是对于导电层的数量大于等于1的情况，印刷电路板优选地是构成层结构的多层电路板。这些层优选地经由(直通)贯通接触部可达。优选地，至少构成测量元件的导体环可以设置在仅仅被设置用于测量机械应力的层中。印刷电路板优选地是六层电路板。

40、此外，优选地还可以使用多个彼此堆叠的印刷电路板，所述印刷电路板例如通过压配合连接而彼此连接。

41、根据本发明的用于制造用于车辆的电子设备、尤其是用于制造上面阐述的电子设备/控制设备之一的方法包括以下步骤：

42、提供具有其上布置的电子电路以及具有测量元件的印刷电路板，

43、将具有其上布置的电子电路以及具有测量元件的印刷电路板引入到工具中，

44、在包覆件中包围电子电路的至少一部分，其方式是可流动的铠装材料被引入到工具中并且被硬化，其中通过测量元件测量印刷电路板中的机械应力，所述机械应力出现在电子电路的区域中。

45、优选地以“包覆成型方法”将包覆件施加到已经装备有电子电路和测量元件的印刷电路板上。为此，经装备的印刷电路板优选地被引入到工具中并且必要时被加热。随后，优选地将可流动的铠装材料在压力加载下输送给工具并且相应地构成包覆件。

46、优选地，印刷电路板中的机械应力当在压力加载下输送可流动的铠装材料期间和/或在硬化可流动的铠装材料期间被测量。

47、当在压力加载下输送可流动的铠装材料期间形成流动前沿，所述流动前沿可能损坏电子电路的接触部。在随后的硬化过程时，此外例如由于印刷电路板材料和包覆件材料的不同的热膨胀系数，可能出现机械应力。由此可能损坏电子电路的接触部。

48、测量元件使得能够在生产工艺(系列生产(serienbegleitend))期间和/或在运行中在电子电路的区域中检测出现的机械应力。优选地，可以根据测量元件的对应的测量数据/信号来控制和/或监控该工艺。优选地，可以基于测量数据/信号来适配工艺参数。从而可以优选地优化和保持所制造的电子设备的质量和可再生性。上述方法能够实现用于检测印刷电路板中的机械应力/变形的成本高效的解决方案，这在包覆下游的已知测量方法中将会与高的时间和成本耗费相关联。

49、优选地，在测量元件检测到大于预先给定的极限值的机械应力的情况下，输出警告信号。

50、如果基于测量元件的测量信号测量的值超过预先给定的极限值，则优选地输出警告信号。警告信号的输出用信号通知工艺参数的(意料不到的)变化，并且可以表明电子电路的损坏。对应的印刷电路板优选地从工具中被取出并且作为废部件在生产工艺中不进一步被考虑。随后优选地在继续其他印刷电路板的生产工艺之前可以适配过程参数。

51、根据本发明的用于制造用于车辆的电子设备、尤其是用于制造上面阐述的电子设备/控制设备之一的工具具有以下内容：

52、第一工具模具，具有其上布置的电子电路以及具有测量元件的印刷电路板被引入到所述第一工具模具中，

53、至少一个第二工具模具，所述第二工具模具被施加到第一工具模具上，使得围绕具有其上布置的电子电路以及具有测量元件的印刷电路板构成空腔，

54、第一和/或第二工具模具中的至少一个开口，可流动的铠装材料通过所述开口被引入到空腔中并且被硬化，使得电子电路的至少一部分被包围在包覆件中，其中

55、布置在第一和或第二工具模具处的接触机构被设立用于接触测量元件。

56、尤其是当测量元件不以导电方式与电子电路连接时，该工具可以优选地包括测量尖端，所述测量尖端使得能够在测量元件的接触位置处接触测量元件。

57、可替代地，该工具可以优选地具有接口，所述接口使得能够经由在电子设备处设置的接线与电子电路进行通信。所设置的接线优选地以导电方式与电子电路和/或测量元件连接，使得可以在工艺控制装置和测量元件之间进行通信。