專利名稱：電子控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有在權(quán)利要求1的前序部分中給出的特征的電子控制裝置。
由DE3624845C2公知了一種用于電子點火設(shè)備的控制裝置，它具有固定在控制裝置外殼上的裝置插頭，該插頭具有多個接觸件。這些絕緣地穿過外殼的裝置插頭的接觸件在外殼內(nèi)部與設(shè)在混合電路板上的控制電路通過連接導(dǎo)線相連接，并在外殼外部構(gòu)成插銷的形式，它們可與相應(yīng)結(jié)構(gòu)的電纜束插座的對應(yīng)接觸件相聯(lián)接。這樣一種控制裝置通常安裝在機動車的發(fā)動機室中。通過電纜束插座形成與發(fā)動機部件、如點火線圈，設(shè)在發(fā)動機上的傳感器或調(diào)節(jié)元件的電連接或形成與設(shè)在機動車其它地方的部件的電連接。
該公知現(xiàn)有技術(shù)中的缺點是，對于控制裝置不同功能所需的全部元件及所屬的連接導(dǎo)線條均設(shè)置在控制裝置中所設(shè)的混合電路板上。因為一些這樣的元件、尤其是功率元件或電容器相對地大，它們需要占據(jù)混合電路板上面許多位置。此外，如功率未級需要低阻的連接導(dǎo)體，其中部分導(dǎo)體條過于冗長地導(dǎo)向這些大元件，這使得電磁相容性變差，使導(dǎo)體條的布置變得困難，并導(dǎo)致不希望的混合電路板不希望的增大。元件、例如點火晶體管被焊在支承組件上，后者再安裝并連接到襯底上，由此使位置需要量進一步增大。但是，現(xiàn)在希望控制裝置不斷變小的愿望在持續(xù)增長，因在發(fā)動機室中控制裝置只能占據(jù)很小的位置。對此困難在于，控制裝置的裝置插頭總是具有很多接觸件，它們必須與混合電路板上的端子相連接，由此使得在混合電路板縮小的情況下，將所有的端子與裝置插頭直接相鄰地設(shè)置在混合電路板上變得愈加困難。在此情況下尤其不利的是，必須布置用以傳導(dǎo)比信號電流大的功率電流的功率元件連接導(dǎo)體條，并由此它們具有更大的橫截面，以致使得混合電路板的位置需要量隨著功率元件連接導(dǎo)體條數(shù)目的增大而更加增大。
此外，必須使功率元件產(chǎn)生的熱量排放到控制裝置外殼上，以避免過熱。由于陶瓷的多層襯底，如LTCC襯底具有差的導(dǎo)熱性，為此通常這樣地實現(xiàn)散熱，即在襯底中設(shè)置散熱鉚接片，即所謂的熱通路(Vias)。隨著熱通路數(shù)目的增加，多層襯底上導(dǎo)體條布置分割的成本增大。
根據(jù)本發(fā)明的、帶有權(quán)利要求1特征部分特征的控制裝置以令人滿意的結(jié)果避免了上述缺點。通過在控制裝置外殼中設(shè)置第二襯底，在該襯底上布置功率元件及它們的連接導(dǎo)體條，可有利地作到，在具有大量接觸件的多極裝置插頭的情況下，接觸件與電子電路的連接通過靈活的導(dǎo)體條布置而變得容易。大的元件、例如鉭電容器，功率元件、如點火晶體管可以不用附加的支承組件被直接地安裝在第二襯底上。由此可使第一襯底作得較小，這尤其在昂貴的LTCC襯底(低溫共燒結(jié)陶瓷)的情況下是合乎要求的。特別有利的是第二襯底可用與第一襯底不同的另一材料來制作。因此，例如可用設(shè)有混合電路的LTCC襯底作為第一襯底，用一種價格便宜的DBC襯底(直接連接銅襯底)作為第二襯底。因為在DBC襯底上制造大面積的金屬導(dǎo)體條已無任何困難，通過DBC襯底上低電阻的連接導(dǎo)體條可有利地使功率電流傳導(dǎo)到設(shè)在那里的功率元件。由此不僅使導(dǎo)體條的布局變得簡單，而且此外也達到了電磁相容性(EMV保護)的改善。此外具有這樣的可能性，即第二襯底由良好導(dǎo)熱材料如AlO2來制造，以便改善由功率元件產(chǎn)生的熱量的發(fā)散，而不必為此設(shè)置熱通路。
本發(fā)明的另外有利構(gòu)型及進一步的結(jié)構(gòu)通過從屬權(quán)利要求中給出的特征來解決。
因此，特別有利的是，在設(shè)有兩個具有接觸件的裝置插頭的電子控制裝置中，一些接觸件用于功率電流的傳導(dǎo)并且必須沒有中間接上元件地通過該控制裝置被接通，因此在第二襯底上附加設(shè)有饋電導(dǎo)體條，它直接地使兩個插頭的接觸件彼此相連接。由此可以有利地作到，無需匯流母線或與其相連接的高成本的電纜連接就能通過控制裝置傳導(dǎo)功率電流。
第二襯底在控制裝置殼內(nèi)與第一襯底分開地布置，及至少一個裝置插頭中的接觸件必須與這兩個襯底相連接，第二襯底的連接導(dǎo)體條及饋電導(dǎo)體條通過連接導(dǎo)線與接觸件相連接，對于小距離的跨接這是有利的。為此，第二襯底設(shè)置在至少一個裝置插頭的傳導(dǎo)功率電流的大電流接觸件的附近。
此外，有利的是，也可在第二襯底上設(shè)置傳導(dǎo)功率電流的導(dǎo)體，它們例如可通過連接導(dǎo)線與第一襯底上的接觸面相連接，后者又可以短的路徑與第一襯底上的功率元件形成電連接。
另外，在第一襯底上的導(dǎo)體條的布置可以有利地簡化，在第二襯底上除傳導(dǎo)功率電流的導(dǎo)體條外還設(shè)置一些傳導(dǎo)信號電流的導(dǎo)體條。由此可使信號電流從一個裝置插頭的接觸件經(jīng)由第二襯底以簡單的方式傳導(dǎo)到較遠(yuǎn)的第一襯底上的電路部分。
有利之處還在于，大的元件，如鉭電容器可直接地安裝在第二襯底上并在那里與導(dǎo)體條的端部相連接，因為這種元件否則會在第一襯底上占據(jù)太多的位置。
此外，有利的是，設(shè)置DBC襯底(直接連接銅襯底)作為第二襯底，它可價格適宜及簡單地被制造并具有良好的導(dǎo)熱性。這種襯底對于極端負(fù)荷峰值的熱散發(fā)是特別適合的。單個元件、例如陽極在襯底正面或反面的芯片二極管可借助連接選擇被裝在DBC襯底上，并由此可被靈活地裝入。
在附圖中表示出本發(fā)明的一個實施例，在以下的說明中將詳細(xì)加以說明。


圖1概要地表示一個控制裝置內(nèi)部各部分的一個截面圖，其中具有一個混合電路，一個DBC襯底及兩個固定安裝在裝置殼體中的裝置插頭。
圖1概要地表示一個控制裝置的外殼1的內(nèi)部部分，該控制裝置例如被使用在機動車中作為內(nèi)燃機的電子點火控制裝置。外殼1包括一個未示出的環(huán)形側(cè)壁和一個帶有粘在其上的襯底2的底部分。外殼1可用一個未示出的蓋關(guān)閉，以使得襯底2被保護地安置在外殼中。最好，該襯底2是一個設(shè)有微混合電路的LTCC襯底。但它也可以是另外的陶瓷襯底或印刷電路板襯底。在LTCC襯底上設(shè)有電子控制電路，它具有組件17，例如電阻、電容、IC’s或微處理器，以及與它們相連接的、但在圖1中未示出的導(dǎo)體線路，該線路以公知方式由在LTCC襯底上或襯底中的導(dǎo)電焊劑作成。在襯底2的上側(cè)上設(shè)有連接面12,13，用于電路和兩個裝置插頭4,5的電連接。裝置插頭4,5分別在外殼1底部分的一個開口中在襯底2的相反對置側(cè)上被裝入并具有多個構(gòu)成插頭腳的接觸件10。接觸件10在離開襯底的外殼1的外側(cè)上從外殼中伸出并在那里可與相應(yīng)結(jié)構(gòu)的對應(yīng)插座的接觸件相聯(lián)接。與裝置插頭4的對應(yīng)插座、即所謂發(fā)動機插座相連接的是一個電纜束，它例如與機動車的點火線圈相連接。與第二裝置插頭5的對應(yīng)插座、即所謂機動車插座相連接的是另一電纜束，它與機動車內(nèi)的電池、傳感器、溫度傳感器及另外組件相連接。
為傳導(dǎo)信號電流設(shè)置的裝置插頭4,5中的接觸件10通過金制的細(xì)連接導(dǎo)線30與襯底2上的連接面12相連接，連接導(dǎo)線30在圖1中以細(xì)線表示。在裝置插頭的接觸件10中設(shè)有一些用于傳導(dǎo)功率電流的接觸件11，其上連接了鋁制的粗連接導(dǎo)線40、41、42。在圖1中可以看到，傳導(dǎo)大部分功率電流的裝置插頭4的接觸件11通過連接導(dǎo)線42與第二襯底3上的連接導(dǎo)體條21相連接。第二襯底3是作為DBC襯底或AlO2襯底構(gòu)成的，并在外殼1中設(shè)置在第一襯底2旁邊及兩個裝置插頭4,5之間。第二襯底3上的連接導(dǎo)體條20、21、23是由銅或銀制成的大面積金屬導(dǎo)體條。在圖1中還可看到，連接導(dǎo)體條21的與連接導(dǎo)線42背離的另一端被構(gòu)造成大面積的連接面21’。在每個連接面21’上直接地安置作為功率元件的一個點火晶體管60，其中該晶體管下側(cè)面上的集電極連接到其所屬的連接導(dǎo)體條21。每個晶體管60的發(fā)射極62通過連接導(dǎo)線43接地。每個晶體管60的基極61通過連接導(dǎo)線45與第一襯底2上的電路相連接。有利的是，功率元件60的功率電流通過金屬連接導(dǎo)體條21直接地傳導(dǎo)到連接導(dǎo)線42及裝置插頭4的接觸件11，并從那里通過發(fā)動機側(cè)電纜束傳導(dǎo)到點火線圈。
如在圖1中還可以看到的，一些傳導(dǎo)功率電流的接觸件11還附加地以傳統(tǒng)方式通過連接導(dǎo)線40與混合襯底2上的接觸面13相連接或通過連接導(dǎo)線46與外殼1相連接。
此外，在圖1中的DBC襯底3上設(shè)有一個饋電導(dǎo)體條20。饋電導(dǎo)體條20的朝著裝置插頭5的端部區(qū)域20’通過一根連接導(dǎo)線41與裝置插頭5的一個大電流接觸件11相連接。該饋電導(dǎo)體條20的另一端部區(qū)域20”通過一根連接導(dǎo)線42與接觸件11導(dǎo)電地相連接，而不中間接另外的元件。這里，起決定性作用的是，經(jīng)過饋電導(dǎo)體條20直接地、即不中間接元件地使大功率電流穿過該控制裝置傳導(dǎo)或“接通”。
此外設(shè)有導(dǎo)體條23，它的一個端部區(qū)域23’通過多根連接導(dǎo)線41與第二裝置插頭5的傳導(dǎo)功率電流的接觸件11相連接，并且其相反對置的另一端部區(qū)域23”通過一根連接導(dǎo)線44與第一襯底2上的連接面14相連接，該連接面再與未示出的第一襯底上的功率元件形成導(dǎo)電連接。因為連接面塊14位于端部區(qū)域23’相反對置的混合電路2的端部，因此可以作到，功率電流基本上通過導(dǎo)體條23可被傳導(dǎo)到第一襯底2上與連接面塊14相連接的功率元件。導(dǎo)體條23的與連接面14相連的端部23”區(qū)域還與設(shè)在DBC襯底端部區(qū)域中的電容器50相連接，通過該電容器使干擾電流傳導(dǎo)到連接面塊25上并且從那里通過一個連接導(dǎo)線傳到外殼1上。
此外可以作到，在第二襯底3上也附加地設(shè)置一個傳導(dǎo)信號電流的導(dǎo)體條(在圖1中未示出)，它的一個端部與裝置插頭(4,5)的一個接觸件(10)相連接，它的另一端部與第一襯底(2)上的電路端子形成導(dǎo)電連接。由此使第一襯底2上導(dǎo)體條的布局進一步簡化。
此外，還設(shè)置了限制電壓峰值的芯片二極管元件70。如圖1中所示地，芯片二極管元件70的上側(cè)或下側(cè)的陽極被設(shè)置在DBC一襯底3的一個導(dǎo)體條22上。該二極管的兩個極通過連接導(dǎo)線47和48與導(dǎo)體條23及與外殼底部1相連接。在更換二極管極性時該二極管將通過連接導(dǎo)線47與機殼1相連接及通過連接導(dǎo)線48與導(dǎo)體條23相連接。
權(quán)利要求
1.電子控制裝置，具有一個外殼(1)；一個設(shè)在外殼內(nèi)具有一個電子控制電路的襯底(2)，尤其是一個混合電路；及至少一個固定在外殼(1)內(nèi)的具有接觸件(10)的裝置插頭(4)，接觸件與襯底(2)的控制電路形成電連接，其特征是在外殼(1)中設(shè)有在空間上與第一襯底(2)相隔開的第二襯底(3)，在第二襯底上設(shè)有至少一個與第一襯底(2)上的控制電路電連接的功率元件(60)及一個與功率元件(60)電連接的連接導(dǎo)體條(21)，該導(dǎo)體條與傳導(dǎo)功率流的裝置插頭(4)的接觸件(11)形成電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的電子控制裝置，其特征在于在外殼(1)上設(shè)有具有接觸件(10)的第二裝置插頭(5)；及在第二襯底(3)上至少設(shè)有一個延伸在第一裝置插頭(4)及第二裝置插頭(5)之間的饋電導(dǎo)體條(20)，它未中間接元件地與裝置插頭(4、5)的傳導(dǎo)功率電流的接觸件(11)形成電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的電子控制裝置，其特征在于第二襯底(3)的連接導(dǎo)體條(21)及饋電導(dǎo)體條(20)與至少一個裝置插頭(4、5)的接觸件(11)的電連接以及至少一個功率元件(60)與第一襯底(2)上的控制電路的電連接是通過連接導(dǎo)線(41,42,45)來實現(xiàn)的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2的電子控制裝置，其特征在于在第二襯底(3)上附加地設(shè)置了傳導(dǎo)功率電流的導(dǎo)體條(23)，它的一端(23’)與一個裝置插頭(4、5)的大電流接觸件(11)導(dǎo)電連接并且它的另一端(23”)與第一襯底(2)上的接觸面(14)形成電連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2的電子控制裝置，其特征在于在第二襯底(3)上附加地設(shè)置了傳導(dǎo)信號電流的導(dǎo)條體，它的一個端部與一個裝置插頭(4、5)的一個接觸件(10)相連接，及它的另一端部與第一襯底(2)上的電路端子形成電連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或4的電子控制裝置，其特征在于第二襯底(3)的饋電導(dǎo)體條(20)和/或附加導(dǎo)體條(23)在其一個端部區(qū)域(20”,23”)上裝設(shè)了一個電容器(50)。
7.根據(jù)以上權(quán)利要求中一項的電子控制裝置，其特征在于第二襯底(3)是一個DBC襯底(直接連接銅襯底)，它由一個良導(dǎo)熱的陶瓷載體板組成，該載體板的表面上尤其是設(shè)有由銅組成的金屬導(dǎo)體條結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中一項的電子控制裝置，其特征在于第二襯底(3)是一個帶有由銀構(gòu)成的導(dǎo)體條結(jié)構(gòu)的AlO2陶瓷襯底。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8的電子控制裝置，其特征在于在第二襯底(3)上至少設(shè)有一個與饋電導(dǎo)體條(20)及連接導(dǎo)體條(21)絕緣的芯片二極管元件(70)，其中，可選擇地設(shè)置帶有在二極管元件的朝向第二襯底的下側(cè)的陽極或陰極的二極管元件。
全文摘要
本發(fā)明提出一種電子控制裝置,它具有一個外殼,一個設(shè)在外殼內(nèi)具有控制電路的襯底,尤其是一個混合電路,及至少一個固定在外殼內(nèi)的具有接觸件的裝置插頭,接觸件與襯底的控制電路形成電連接,在外殼中設(shè)有在空間上與第一襯底相隔開的第二襯底,在第二襯底上至少設(shè)有一個與第一襯底上的控制電路電連接的功率元件及一個與功率元件電連接的連接導(dǎo)體條,該連接導(dǎo)體條與傳導(dǎo)功率電流的裝置插頭的接觸件形成電連接。通過該結(jié)構(gòu)可以在裝置插頭大量接觸件的情況下使接觸件與襯底的電連接簡單容易。此外使導(dǎo)體條布局簡化,可實現(xiàn)EMV保護的改善,及改善功率元件產(chǎn)生的熱量的散發(fā)。
文檔編號H01L25/07GK1234910SQ98800902
公開日1999年11月10日 申請日期1998年3月4日 優(yōu)先權(quán)日1997年6月28日
發(fā)明者阿希姆·赫爾佐克, 于爾根·施帕赫曼, 烏韋·瓦格納, 托馬斯·拉伊卡 申請人:羅伯特·博施有限公司