AT13433U1 - Leiterplatte sowie verfahren zur herstellung und verwendung einer derartigen leiterplatte - Google Patents

Abstract

Bei einer Leiterplatte (12), bestehend aus einer Mehrzahl von Schichten bzw. Lagen (13, 14) aus leitendem Material und nicht-leitendem Material, ist vorgesehen, dass in bzw. an der Leiterplatte (12) ein eiterplattenelement (16) angeordnet ist, welches aus wenigstens zwei Schichten bzw. Lagen (16-1, 16-2) aus unterschiedlichen leitenden Materialien, insbesondere Metallen, besteht, und dass eine Lage (16-1) des Leiterplattenelements (16) mit einer Schicht (13) der Leiterplatte (12) aus leitendem Material verbindbar bzw. verbunden ist, wodurch in einfacher und zuverlässiger Weise beispielsweise eine Kopplung einer Leiterplatte (12) mit einer externen Komponente (15) möglich wird, welche Anschlussstellen oder Kontaktoberflächen (17, 18) aus einem mit von dem Material einer leitenden Schicht (13) der Leiterplatte (12) verschiedenen Material aufweist.Darüber hinaus werden ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Leiterplatte (12), als auch eine Verwendung einer derartigen Leiterplatte (12) oder eines derartigen Verfahrens zur Verfügung gestellt.

Description

österreichisches Patentamt AT 13 433 Ul 2013-12-15

Beschreibung [0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Leiterplatte, bestehend aus einer Mehrzahl von Schichten bzw. Lagen aus leitendem Material und nicht-leitendem Material. Die vorliegende Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf ein Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte, bestehend aus einer Mehrzahl von Schichten bzw. Lagen aus leitendem Material und nicht-leitendem Material, sowie auf eine Verwendung einer derartigen Leiterplatte und eines derartigen Verfahrens zur Herstellung einer Leiterplatte.

[0002] Im Zusammenhang mit der Verwendung einer Leiterplatte ist bekannt, Anschlussstellen bzw. -kontakte oder Teilbereiche einer derartigen Leiterplatte mit externen Bauteilen bzw. Elementen zu koppeln, welche beispielsweise für eine Stromzufuhr, eine Kühlung, eine Befestigung oder dgl. eingesetzt werden. Insbesondere bei einer Kopplung mit leitenden Anschlussstellen bzw. -kontakten eines derartigen externen Bauteils ergeben sich oft Schwierigkeiten bzw. Inkompatibilitäten zwischen in einer Leiterplatte eingesetzten, leitenden Materialien und Anschlussstellen bzw. leitenden Teilbereichen eines derartigen externen Elements, so dass eine Kopplung bzw. Verbindung einer Leiterplatte bzw. von Teilbereichen hievon mit derartigen externen Bauteilen teilweise mit überhaus hohem Aufwand verbunden ist.

[0003] Beispielsweise werden für leitende Bereiche oder Kontakte bzw. Anschlussstellen einer Leiterplatte üblicherweise Kupfer oder Kupferlegierungen verwendet, während bei externen Bauteilen oftmals Anschlussstellen beispielsweise aus Kostengründen aus Aluminium oder ähnlichem Material hergestellt sind. Nachteilig bei einer Verwendung von Aluminium ist insbesondere die Tatsache, dass ein unmittelbares Verlöten einer derartigen Anschlussstelle beispielsweise mit einem Kontakt einer Leiterplatte nicht möglich ist, während eine Verklebung üblicherweise nicht die erforderliche Festigkeit und Sicherheit zur Verfügung stellen kann. In Fällen, in welchen eine Verlötung erforderlich ist, müsste auf das vergleichsweise hohe Kosten verursachende Kupfer für derartige Anschlussstellen auch bei externen Bauteilen zurückgegriffen werden, während in vielen Fällen eine unmittelbare Kopplung beispielsweise mit einer externen Stromversorgung, wie beispielsweise einer Batterie, welche keine Kupferkontakte aufweist, nicht möglich ist. In ähnlicher Weise ist beispielsweise die Bereitstellung von Kühlkörpern unter Verwendung von Kupfer bzw. Cu-haltigen Materialien aufgrund des vergleichsweise hohen Gewichts von Kupfer sowie des hohen Preises nicht üblich bzw. nicht wirtschaftlich.

[0004] Die vorliegende Erfindung zielt daher darauf ab, ausgehend von dem eingangs genannten Stand der Technik eine Leiterplatte sowie ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Leiterplatte zur Verfügung zu stellen, wobei die oben genannten Nachteile des bekannten Standes der Technik vermieden werden oder zumindest weitestgehend minimiert werden und insbesondere eine Leiterplatte zur Verfügung gestellt werden kann, mit welcher im Wesentlichen unabhängig von einem Material eines mit der Leiterplatte oder einem Teilbereich hievon zu koppelnden externen Bauteils eine zuverlässige und sichere Kopplung bei entsprechend einfacher Herstellung als auch geringen Kosten ermöglicht wird.

[0005] Zur Lösung dieser Aufgaben ist eine Leiterplatte der eingangs genannten Art im Wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass in bzw. an der Leiterplatte ein Leiterplattenelement angeordnet ist, welches aus wenigstens zwei Schichten bzw. Lagen aus unterschiedlichen leitenden Materialien, insbesondere Metallen, besteht, und dass eine Lage des Leiterplattenelements mit einer Schicht der Leiterplatte aus leitendem Material verbindbar bzw. verbunden ist. Dadurch, dass erfindungsgemäß in bzw. an der Leiterplatte ein Leiterplattenelement angeordnet ist, welches aus wenigstens zwei Schichten bzw. Lagen aus unterschiedlichen leitenden Materialien bzw. Metallen besteht, und eine Lage eines derartigen mehrlagigen Leiterplattenelements mit einer Schicht der Leiterplatte aus leitendem bzw. leitfähigem Material verbindbar bzw. verbunden ist, wird sichergestellt, dass nicht nur eine zuverlässige Kopplung bzw. Verbindung des Leiterplattenelements mit einem leitenden Teilbereich bzw. einem Kontakt der Leiterplatte zur Verfügung gestellt werden kann, sondern durch entsprechende Wahl eines von der Kopplung mit der leitenden Schicht der Leiterplatte verschiedenen Materials in Anpassung an einen mit 1 /9 österreichisches Patentamt AT 13 433 Ul 2013-12-15 der Leiterplatte zu koppelnden externen Bauteil ebenfalls eine sichere und zuverlässige Verbindung mit diesem zur Verfügung gestellt werden kann. Derart wird es möglich, abgestimmt auf einen mit der Leiterplatte bzw. einem Teilbereich hievon zu koppelnden Bauteil bzw. eines Teilbereichs hiervon und/oder einer Kontaktstelle desselben eine entsprechende Materialkombination für das mehrlagige Leiterplattenelement zu wählen und dieses für eine Kopplung mit dem externen Bauteil an bzw. in der Leiterplatte zu integrieren bzw. anzuordnen, wobei gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen wird, dass eine von der mit der Schicht der Leiterplatte aus leitendem Material verbundenen Lage verschiedene Lage des Leiterplattenelements mit einem externen Bauteil verbindbar bzw. verbunden ist.

[0006] Für eine besonders einfache und zuverlässige Bereitstellung des in bzw. an der Leiterplatte anzuordnenden mehrlagigen Leiterplattenelements, welches aus unterschiedlichen Materialien besteht, wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, dass das Leiterplattenelement von einem plattierten Aufbau oder Verbund aus wenigstens zwei unterschiedlichen Metallen gebildet ist.

[0007] In Abhängigkeit von den üblicherweise für leitende bzw. leitfähige Teilbereiche oder Kontaktstellen einer Leiterplatte als auch für externe Bauteile verwendeten Materialien wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, dass die Metalle des Leiterplattenelements gewählt sind aus der Gruppe, umfassend Kupfer, Aluminium, Nickel, Zinn, Zink, Titan, Silber, Gold, Palladium, Vanadium, Chrom, Magnesium, Eisen, Stahl, Edelstahl und Indium als Reinmaterial oder Legierung(en) hievon. Aus derartigen Materialien bzw. Metallen lässt sich entsprechend dem gewünschten Einsatzzweck jeweils mit einfachen und zuverlässigen Mitteln bzw. Verfahren ein Leiterplattenelement, welches aus unterschiedlichen leitenden Materialien besteht, zur Verfügung stellen, so dass die gewünschte Kopplung mit einem externen Bauteil bzw. Teilbereichen hievon ermöglicht wird.

[0008] Für eine besonders zuverlässige Kopplung mit einem leitenden Teilbereich bzw. einer Anschluss- oder Kontaktstelle der Leiterplatte als auch mit leitenden Teilbereichen eines externen Bauteils wird darüber hinaus vorgeschlagen, dass das Leiterplattenelement von einem Bi-oder Trimetallsubstrat gebildet ist, wobei eine zu einer Schicht aus leitendem Material der Leiterplatte gerichtete Schicht aus Kupfer oder einer Cu-haltigen Legierung gebildet ist und eine davon abgewandte Schicht aus einem von Kupfer verschiedenen Metall, insbesondere aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gebildet ist, wie dies einer weiteren bevorzugten Ausführung der erfindungsgemäßen Leiterplatte entspricht.

[0009] Da Leiterplatten und/oder damit zu koppelnde externe Bauteile einer gegebenenfalls unterschiedlichen und teilweise hohen Temperatur- bzw. Wärmebeanspruchung unterworfen sind, wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, dass das Leiterplattenelement aus Metallen mit einer hohen, im wesentlichen ähnlichen bzw. gleichen Wärmeleitfähigkeit gebildet ist. Hierdurch wird selbst bei unterschiedlichen Temperaturbeanspruchungen eine sichere und zuverlässige Kopplung zwischen der Leiterplatte bzw. dem Leiterplattenelement und dem externen Bauteil als auch den einzelnen Schichten bzw. Lagen des in bzw. an der Leiterplatte anzuordnenden Leiterplattenelements aufrecht erhalten.

[0010] Für eine besonders gute Kopplung bzw. Verbindung des Leiterplattenelements mit einem leitenden Teilbereich oder einer Kontakt- bzw. Anschlussstelle der Leiterplatte wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, dass die zum Inneren der Leiterplatte gewandte Schicht bzw. Lage des Leiterplattenelements aus einem Material mit guter Schweißbarkeit bzw. Lötbarkeit gebildet ist.

[0011] Zur Lösung der eingangs genannten Aufgaben umfasst darüber hinaus ein Verfahren der oben genannten Art zur Herstellung einer Leiterplatte im Wesentlichen die folgenden Schritte: [0012] - Bereitstellen einer mehrlagigen Leiterplatte, [0013] - Bereitstellen eines Leiterplattenelements, welches aus wenigstens zwei Schichten bzw. Lagen aus unterschiedlichen leitenden Materialien, insbesondere Metallen besteht, 2/9 österreichisches Patentamt AT13 433U1 2013-12-15 [0014] - Anordnen des Leiterplattenelements in bzw. an der Leiterplatte, [0015] - Verbinden des in bzw. an der Leiterplatte angeordneten Leiterplattenelements mit einer Schicht der Leiterplatte aus leitendem Material.

[0016] Wie bereits oben ausgeführt, wird es somit möglich, durch entsprechende Materialwahl des mehrlagigen Leiterplattenelements, welches aus unterschiedlichen leitenden Materialen bzw. Metallen besteht, in Abhängigkeit von den für leitende Bereiche der Leiterplatte als auch eines damit zu koppelnden externen Bauteils gewählten Materialien eine sichere Kopplung bzw. Verbindung zur Verfügung zu stellen.

[0017] Für eine besonders zuverlässige Kopplung mit dem externen Bauteil wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, dass eine von der mit der Schicht der Leiterplatte aus leitendem Material verbundenen Lage verschiedene Lage des in bzw. an der Leiterplatte aufgenommenen Leiterplattenelements mit einem externen Bauteil verbunden wird.

[0018] Für eine zuverlässige Kopplung bzw. Verbindung einer Schicht bzw. Lage des in bzw. an der Leiterplatte anzuordnenden Leiterplattenelements als auch der leitenden Schicht bzw. Lage der Leiterplatte wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, dass zumindest die Verbindung zwischen einer Lage des Leiterplattenelements und der Schicht der Leiterplatte aus leitendem Material durch ein Löten, insbesondere Diffusionslöten, oder Schweißen, insbesondere Reibschweißen, durchgeführt wird. Derartige Verfahren lassen sich zuverlässig und einfach in Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte integrieren und erfordern somit keine umfangreiche Änderung eines üblichen Herstellungsverfahrens für eine Leiterplatte.

[0019] Wie oben bereits erwähnt, ist für eine Kopplung mit unterschiedlichen externen Bauteilen sinnvoller Weise eine Abstimmung auf das jeweils verwendete Material derartiger Bauteile anzustreben, wobei in diesem Zusammenhang gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen wird, dass die Metalle des Leiterplattenelements gewählt werden aus der Gruppe, umfassend Kupfer, Aluminium, Nickel, Zinn, Zink, Titan, Silber, Gold, Palladium, Vanadium, Chrom, Magnesium, Eisen, Stahl, Edelstahl und Indium als Reinmaterial oder Legierungen) hievon.

[0020] Zur Lösung der oben genannten Aufgaben wird erfindungsgemäß darüber hinaus die Verwendung einer Leiterplatte gemäß der Erfindung oder einer bevorzugten Ausführungsform hievon oder eines Verfahrens gemäß der Erfindung oder einer bevorzugten Ausführungsform hievon zur Kopplung einer Leiterplatte über das Leiterplattenelement mit einem externen Bauteil, wie beispielsweise einer Batterie, einer Diode, einem Kondensator, einem Kühlelement, einer mechanischen Befestigungseinrichtung bzw. Halterung oder dgl. vorgeschlagen, wobei der Bauteil wenigstens eine Anschlussstelle aufweist, deren Material, insbesondere Metall, sich von dem Material einer Kontakt- bzw. Anschlussstelle der Leiterplatte unterscheidet.

[0021] Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der beiliegenden Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In dieser zeigen: [0022] Fig. 1a und Fig. 1b schematische Darstellungen einer Anordnung eines mehrlagigen

Leiterplattenelements in bzw. an einer erfindungsgemäßen Leiterplatte unter Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens; [0023] Fig. 2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Leiterplat te zur Kopplung mit externen Bauteilen über ein mehrlagiges Leiterplattenelement; und [0024] Fig. 3 eine abgewandelte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen

Leiterplatte zur Kopplung mit einer externen Energieversorgung unter Verwendung eines mehrlagigen Leiterplattenelements.

[0025] In Fig. 1a und 1b ist jeweils schematisch eine Leiterplatte 1 bzw. ein Teilbereich derselben dargestellt, wobei bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1a ein mehrlagiges Leiterplattenelement 2 in der Leiterplatte 1 eingebettet ist. Demgegenüber ist bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1b ein ebenfalls mehrlagiges Leiterplattenelement 3 im Wesentlichen an einer 3/9 österreichisches Patentamt AT13 433U1 2013-12-15

Oberseite bzw. einem oberen Teil der Leiterplatte 1 angeordnet.

[0026] Zur Vereinfachung der Darstellung ist bei den Ausführungsformen gemäß Fig. 1a und Fig. 1b die mehrlagige Ausbildung der Leiterplatte 1, welche aus einer Mehrzahl von Schichten bzw. Lagen aus leitendem Material und nicht-leitendem Material besteht, nicht im Detail dargestellt, wofür beispielsweise auf die Darstellung gemäß Fig. 3 verwiesen wird.

[0027] Das in bzw. an der Leiterplatte 1 angeordnete Leiterplattenelement 2 bzw. 3 besteht, wie dies schematisch angedeutet ist, aus unterschiedlichen Lagen bzw. Schichten 2-1 und 2-2 bzw. 3-1 und 3-2 aus unterschiedlichen leitenden Materialien, insbesondere Metallen, wobei beispielsweise die Schicht bzw. Lage 2-1 und 3-1 aus Kupfer oder einer kupferhaltigen Legierung besteht, um in einfacher und zuverlässiger Weise eine Verbindung mit einer nicht näher dargestellten leitenden bzw. leitfähigen Schicht der Leiterplatte 1 zu erzielen, wobei derartige leitende bzw. leitfähige Schichten üblicherweise aus Kupfer hergestellt sind.

[0028] Für eine Verbindung mit einem externen Bauteil, welcher bei den schematischen Darstellungen von Fig. 1a und 1b nicht gezeigt ist, besteht die Schicht bzw. Lage 2-2 des Leiterplattenelements 2 oder die Schicht 3-2 des Leiterplattenelements 3 aus einem von Kupfer oder einem kupferhaltigen Material verschiedenen Material, wie beispielsweise Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, um in weiterer Folge mit einem externen Bauteil, wie dies insbesondere unter Bezugnahme auf Fig. 2 und 3 im Detail erörtert werden wird, verbunden und gekoppelt zu werden.

[0029] Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ist eine wiederum mehrlagige Leiterplatte 4 vorgesehen, wobei an einem Oberflächenbereich derselben ein wiederum mehrlagiges Leiterplattenelement 5 angeordnet bzw. integriert ist.

[0030] Eine Schicht bzw. Lage 5-1 des Leiterplattenelements 5 ist mit Kontakten 6 und einer schematisch angedeuteten leitenden Schicht 7 der Leiterplatte 4 verbunden, während eine weitere Schicht bzw. Lage 5-2 des mehrlagigen Leiterplattenelements 5 über Kontakte 8 mit einem externen Bauteil 9 verbunden ist. Darüber hinaus ist in Fig. 2 ein weiterer externer Bauteil 10 vorgesehen, welcher über Kontakte 11 wiederum mit der Schicht bzw. Lage 5-2 verbunden bzw. verbindbar ist.

[0031] Ähnlich wie bei der vorangehenden Ausführungsform kann die Schicht 5-1 wiederum aus Kupfer bzw. einer Kupferlegierung oder einem kupferhaltigen Material bestehen, um eine einfache und zuverlässige Kopplung mit den Kontakten 6 bzw. der leitenden Schicht 7 zu ermöglichen.

[0032] Im Gegensatz dazu ist die Schicht 5-2 aus einem von Kupfer oder einer Kupferlegierung verschiedenen Material hergestellt, wobei für eine Kontaktierung mit einer Komponente 9 mit einer Aluminiumendoberfläche bzw. aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestehenden Kontakten 8 bzw. 11 die Schicht bzw. die Lage 5-2 aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht.

[0033] In Fig. 3 ist eine mehrlagige Leiterplatte 12 dargestellt, wobei einzelne leitende Schichten bzw. Lagen derselben mit 13 sowie dazwischen liegende Schichten bzw. Lagen aus einem nicht-leitenden bzw. isolierenden Material mit 14 bezeichnet sind. Für eine Kopplung mit einer Energieversorgung, beispielsweise einer Batterie 15 ist ein wiederum mehrlagiges Leiterplattenelement 16 zur Verbindung mit einer Elektrode 17 der Batterie 15 vorgesehen, während eine Kopplung mit einer zweiten Elektrode 18 über eine Lötstelle bzw. ein L-förmiges Lötprofil 19 erfolgt.

[0034] Für die Kopplung der aus Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung bestehenden Elektrode 17 besteht das Leiterplattenelement 16 wiederum aus einer Schicht bzw. Lage 16-1 aus Kupfer bzw. einem kupferhaltigen Material sowie einer Schicht bzw. Lage 16-2 aus Aluminium oder einem aluminiumhaltigen Material, wodurch in einfacher und zuverlässiger Weise eine Kopplung bzw. Verbindung der aus Aluminium bestehenden Elektrode 17 mit einem leitenden bzw. leitfähigen Bereich 13 der Leiterplatte 12 möglich wird, während demgegenüber ein mechanisches Verbinden beispielsweise durch Löten zwischen der aus Kupfer bestehenden 4/9 österreichisches Patentamt AT13 433U1 2013-12-15

Schicht 13 der Leiterplatte 12 und der Elektrode 17 aus Aluminium nicht möglich wäre.

[0035] Anstelle der Lötstelle 19 für die Verbindung bzw. Kopplung mit der beispielsweise aus Nickel bestehenden oder mit Nickel beschichteten Elektrode 18 könnte ähnlich zu dem mehrlagigen Leiterplattenelement 16 ein weiteres Leiterplattenelement in die Leiterplatte 12 integriert sein, wobei wiederum eine erste Schicht bzw. Lage aus Kupfer bzw. kupferhaltigem Material mit einer leitenden Schicht 13 der Leiterplatte 12 verbunden ist, während für eine unmittelbare Kopplung mit der aus Nickel bestehenden oder mit Nickel beschichteten Elektrode 18 die zweite Schicht bzw. Lage eines derartigen mehrlagigen Leiterplattenelements aus Nickel bzw. einem nickelhaltigen Material besteht.

[0036] Die Festlegung der mehrlagigen Leiterplattenelemente 2, 3, 5 bzw. 16 an einer leitenden bzw. leitfähigen Schicht einer Leiterplatte 1, 4 bzw. 12 kann durch ein Löten, insbesondere Diffusionslöten, oder Schweißen, insbesondere Reibungsschweißen vorgenommen werden, wodurch eine ordnungsgemäße Verbindung bzw. Kopplung zwischen einer leitenden bzw. leitfähigen Schicht des mehrlagigen Leiterplattenelements und einer leitenden Schicht der Leiterplatte zur Verfügung gestellt wird.

[0037] In ähnlicher Weise kann mit derartigen Verfahren eine Verbindung bzw. Kopplung der weiteren leitenden Schicht des mehrlagigen Leiterplattenelements 2, 3, 5 bzw. 16 mit einem externen Bauteil 8 bzw. 10 oder 15 oder Kontaktstellen desselben, wie beispielsweise den Kontakten 9 oder 11 bzw. der Elektrode 17 vorgenommen werden.

[0038] Als mehrlagiges Leiterplattenelement 2, 3, 5 bzw. 16 kann ein plattierter Verbund aus wenigstens zwei unterschiedlichen Metallen verwendet werden.

[0039] Die mehrlagigen Leiterplattenelemente 2, 3, 5 bzw. 16 können in Form von Streifen, Bändern oder Plättchen eingesetzt werden, als im wesentlichen flächige mehrlagige Leiterplattenelemente, wie sie in der Zeichnung dargestellt sind, oder sie können als Profil, beispielsweise ähnlich der Ausbildung des Elements 19, insbesondere in einer U-, L- oder I-Form verwendet werden.

[0040] Als Materialien für die unterschiedlichen Schichten bzw. Lagen des mehrlagigen Leiterplattenelements 2, 3, 5 bzw. 16 können folgende Materialien gewählt werden: Kupfer, Aluminium, Nickel, Zinn, Zink, Titan, Silber, Gold, Palladium, Vanadium, Chrom, Magnesium, Eisen, Stahl, Edelstahl und Indium.

[0041] Anstelle von Reinmaterialien können auch Legierungen der oben angeführten Materialien verwendet werden.

[0042] Die Auswahl der für die mehrlagigen Leiterplattenelemente 2, 3, 5 bzw. 16 eingesetzten Materialien erfolgt im Hinblick auf die damit zu verbindenden Elemente bzw. Teilbereiche in der Leiterplatte als auch eines damit zu verbindenden bzw. zu koppelnden externen Bauteils, wobei beispielsweise für ein derartiges mehrlagiges Leiterplattenelement folgende Materialkombinationen Verwendung finden können, wobei sich die zusätzlichen Angaben auf Gewichtsprozent eines derartigen mehrlagigen Leiterplattenelements beziehen: [0043] Aluminium-Kupfer (80/20) [0044] Aluminium-Nickel (70/30) [0045] Kupfer-Nickel (60/40) [0046] Kupfer-Zink (75/25) [0047] Kupfer-Nickel-Kupfer (40/20/40).

[0048] Neben den in den Figuren dargestellten externen Bauteilen, wie beispielsweise einer Kühlkomponente 9, einer Halbleiterkomponente 10 oder einer Batterie 15 kann über die mehrlagigen Leiterplattenelemente 2, 3, 5 bzw. 16 eine Kopplung beispielsweise mit folgenden externen Bauteilen vorgenommen werden: Li-Ionen Akkumulatoren und Folienbatterien mit Zellfahnen aus Aluminium und/oder Kupfer, Halbleiterkomponenten, wie beispielsweise ESD- 5/9 österreichisches Patentamt AT 13 433 Ul 2013-12-15

Dioden, Kondensatoren oder dgl., welche insbesondere mit einer Aluminium-Endoberfläche oder Aluminium kontakten versehen sind, Kühlelementen, oder allgemein Vorrichtungen für eine Verbesserung der Wärmeabfuhr von einer Leiterplatte, welche beispielsweise Komponenten mit hoher Verlustwärme enthält, wie beispielsweise LED, MOSFET oder dgl. Weiters kann dies zur Bereitstellung von Leiterplatten mit Aluminiumoberflächen dienen, um ein Aluminiumdraht-Bonden mit externen Komponenten zu ermöglichen, oder für Befestigungsvorrichtungen zur Montage von Leiterplatten, wie beispielsweise Klemmen, Stiften oder dgl. 6/9

Claims (12)

1. österreichisches Patentamt AT 13 433 Ul 2013-12-15 Ansprüche 1. Leiterplatte, bestehend aus einer Mehrzahl von Schichten bzw. Lagen aus leitendem Material und nicht-leitendem Material, dadurch gekennzeichnet, dass in bzw. an der Leiterplatte (1,4, 12) ein Leiterplattenelement (2, 3, 5, 16) angeordnet ist, welches aus wenigstens zwei Schichten bzw. Lagen (2-1, 2-2, 3-1, 3-2, 5-1, 5-2, 16-1, 16-2) aus unterschiedlichen leitenden Materialien, insbesondere Metallen, besteht, und dass eine Lage (2-1, 3-1, 5-1, 16-1) des Leiterplattenelements (2, 3, 5, 16) mit einer Schicht (13) der Leiterplatte (1,4, 12) aus leitendem Material verbindbar bzw. verbunden ist.
2. 2. Leiterplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine von der mit der Schicht der Leiterplatte (1, 4, 12) aus leitendem Material verbundenen Lage (2-1, 3-1, 5-1, 16-1) verschiedene Lage (2-2, 3-2, 5-2, 16-2) des Leiterplattenelements (2, 3, 5, 16) mit einem externen Bauteil (9, 10, 15) verbindbar bzw. verbunden ist.
3. 3. Leiterplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Leiterplattenelement (2, 3, 5, 16) von einem plattierten Aufbau oder Verbund aus wenigstens zwei unterschiedlichen Metallen gebildet ist.
4. 4. Leiterplatte nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Metalle des Leiterplattenelements (2, 3, 5, 16) gewählt sind aus der Gruppe, umfassend Kupfer, Aluminium, Nickel, Zinn, Zink, Titan, Silber, Gold, Palladium, Vanadium, Chrom, Magnesium, Eisen, Stahl, Edelstahl und Indium als Reinmaterial oder Legierung(en) hievon.
5. 5. Leiterplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Leiterplattenelement (2, 3, 5, 16) von einem Bi- oder Trimetallsubstrat gebildet ist, wobei eine zu einer Schicht (13) aus leitendem Material der Leiterplatte (1, 4, 12) gerichtete Schicht (2-1, 3-1,5-1, 16-1) aus Kupfer oder einer Cu-haltigen Legierung gebildet ist und eine davon abgewandte Schicht (2-2, 3-2, 5-2, 16-2) aus einem von Kupfer verschiedenen Metall, insbesondere aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gebildet ist.
6. 6. Leiterplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Leiterplattenelement (2, 3, 5, 16) aus Metallen mit einer hohen, im Wesentlichen ähnlichen bzw. gleichen Wärmeleitfähigkeit gebildet ist.
7. 7. Leiterplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Inneren der Leiterplatte gewandte Schicht bzw. Lage (2-1, 3-1, 5-1, 16-1) des Leiterplattenelements (2, 3, 5, 16) aus einem Material mit guter Schweißbarkeit bzw. Lötbarkeit gebildet ist.
8. 8. Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte, bestehend aus einer Mehrzahl von Schichten bzw. Lagen aus leitendem Material und nicht-leitendem Material, umfassend die folgenden Schritte: - Bereitstellen einer mehrlagigen Leiterplatte (1,4,12), - Bereitstellen eines Leiterplattenelements (2, 3, 5, 16) welches aus wenigstens zwei Schichten bzw. Lagen (2-1,2-2, 3-1, 3-2, 5-1, 5-2, 16-1, 16-2) aus unterschiedlichen leitenden Materialien, insbesondere Metallen besteht, - Anordnen des Leiterplattenelements (2, 3, 5, 16) in bzw. an der Leiterplatte (1,4, 12), - Verbinden des in bzw. an der Leiterplatte (1, 4, 12) angeordneten Leiterplattenelements (2, 3, 5, 16) mit einer Schicht (13) der Leiterplatte (1,4, 12) aus leitendem Material.
9. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine von der mit der Schicht (13) der Leiterplatte (1,4, 12) aus leitendem Material verbundenen Lage (2-1, 3-1, 5-1, 16-1) verschiedene Lage (2-2, 3-2, 5-2, 16-2) des in bzw. an der Leiterplatte (1,4, 12) aufgenommenen Leiterplattenelements (2, 3, 5, 16) mit einem externen Bauteil (9, 10, 15) verbunden wird. 7/9 österreichisches Patentamt AT13 433U1 2013-12-15
10. 10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Verbindung zwischen einer Lage (2-1, 3-1, 5-1, 16-1) des Leiterplattenelements (2, 3, 5, 16) und der Schicht (13) der Leiterplatte (1, 4, 12) aus leitendem Material durch ein Löten, insbesondere Diffusionslöten, oder Schweißen, insbesondere Reibschweißen, durchgeführt wird.
11. 11. Verfahren nach Anspruch 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Metalle des Leiterplattenelements (2, 3, 5, 16) gewählt werden aus der Gruppe, umfassend Kupfer, Aluminium, Nickel, Zinn, Zink, Titan, Silber, Gold, Palladium, Vanadium, Chrom, Magnesium, Eisen, Stahl, Edelstahl und Indium als Reinmaterial oder Legierung(en) hievon.
12. 12. Verwendung einer Leiterplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 7 oder eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 8 bis 11 zur Kopplung einer Leiterplatte (1,4, 12) über das Leiterplattenelement (2, 3, 5, 16) mit einem externen Bauteil (9, 10, 15), wie beispielsweise einer Batterie, einer Diode, einem Kondensator, einem Kühlelement, einer mechanischen Befestigungseinrichtung bzw. Halterung oder dgl., wobei der Bauteil wenigstens eine Anschlussstelle aufweist, deren Material, insbesondere Metall, sich von dem Material einer Kontakt- bzw. Anschlussstelle der Leiterplatte unterscheidet. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 8/9