CN103477724B - 具有高载流能力的印刷电路板和制造这种印刷电路板的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种印刷电路板(11)，包括施加在印刷电路板(11)的表面(12)上的汇流排(13)，其中所述汇流排(13)通过导体板件(14)的序列构造，所述导体板件(14)相互导电地连接。此外本发明涉及用于制造本发明印刷电路板(11)的方法、所述印刷电路板在电气控制设备、强电流电子设备和非汽车的高电流应用中的使用以及包括至少一个本发明印刷电路板的电气控制设备。

Description

具有高载流能力的印刷电路板和制造这种印刷电路板的方法

技术领域

本发明涉及具有高载流能力的印刷电路板和制造这种特别用于电气控制设备的印刷电路板的方法。

背景技术

在特别用于汽车工业的现代电气控制设备中，越来越频繁地发生通过印刷电路板传导高电流。通常，为此设置的印制导线被设计得相应地宽并且被设置在多层或多个叠层的印刷电路板之上，以便抵挡线路中的过热和因此高的电压降。

在这种装备有宽的印制导线(其在后面被称为汇流排或电桥)的印刷电路板情况下的缺点是，印刷电路板面积的大份额不能被用于其他构件并且因此这种印刷电路板变得成本非常昂贵。在许多情况下甚至不能通过印刷电路板来引导所需的高电流。

迄今为止，所述汇流排借助SMD(Surface Mounted Device，表面安装设备)或THT(Through-the-hole-Technology，通孔技术)焊接方法被施加或层压到印刷电路板上或印刷电路板中。所述汇流排必须针对具有限定几何结构的印刷电路板产品被专门开发并且对于其他印刷电路板产品的再次使用因此几乎被排除。因此，对于新的印刷电路板产品必须不断开发新的电桥布局。由此生产成本在布局改变的情况下强烈提高，这还基于的是，在这样的设计改变的情况下利用印刷电路板来装备的生产必须被重新适配。

发明内容

由此本发明的任务是，创建具有高载流能力的印刷电路板，其具有汇流排，该汇流排可以灵活地与印刷电路板的布局改变相适配。此外，印刷电路板的汇流排应当对于温度波动是较不敏感的并且应当在印刷电路板的振动及变形情况下展示出较小的故障率。另外本发明的任务是说明一种用于制造改进的、具有高载流能量的印刷电路板的方法，该方法可以集成到尤其自动化的、用于印刷电路板的制造方法中并且还能在布局改变时被容易地适配。

根据本发明，所述任务通过权利要求1和6的特征来解决。本发明的优选构型在从属权利要求中说明。

本发明印刷电路板包括施加在印刷电路板的表面上的汇流排，其中所述汇流排通过导体板件的序列构造，所述导体板件相互导电地连接。

概念“导体板件”在本发明的范围内被理解为基本上纵向和平面延伸的、金属的、导电的材料部分作为可简单制造的、特别是可冲制和可压印的导体，所述导体由常见的导体材料如铜、银、金制造。

通过将汇流排构造为导体板件的序列实现了，高电流可以节省面积地通过印刷电路板被传导。此外，通过本发明将汇流排多件式地、以导体板件的序列来构造，可以使印刷电路板的布局构造为灵活地与其余电气器件的空间条件相适配，由此基于要更简单地构成的电流路径实现了成本节约。此外这种根据本发明构造的印刷电路板对于温度波动较不敏感并且在印刷电路板的振动和变形时展示出较小的故障率。

根据本发明，所述导体板件相互导电地连接。例如所述导体板件可以通过焊接位置或通过导电的粘合剂相互连接。优选地，所述导体板件通过焊接位置连接。这可以在自动化方法中集成到印刷电路板的制造方法中而节约成本地进行。在汇流排的导体板件之间的焊接或粘接位置可以例如以伸缩缝的形式起作用，并且因此有利地有助于所述印刷电路板总体上对于温度波动较不敏感并且所述印刷电路板在振动和变形时也展示出较小的故障率。

在本发明的一个优选构型中，导体板件具有相同的几何结构。通过导体板件具有相同的几何结构，这些导体板件可以通过大量生产的方式被制造。这相对迄今用于确定的印刷电路板布局的单批量制造显著降低了本发明印刷电路板的电桥的制造成本。此外，具有相同几何结构的导体板件的序列可以在布局改变时非常简单地以及经计算机计算地被改变，使得只须在对应的软件中存放再现的几何结构。

优选规定，所述导体板件至少在一个端部具有切角。因此电桥作为导体板件的序列也可以有多个方向改变、例如改变90°地布置在小空间上。由此有利地可以在其他构件的另外布局要求方面尽可能节省面积地构造汇流排，并且此外可以缩短或更简单地构成另外的信号和电流路径。这可有助于使印刷电路板的故障率下降。

此外根据本发明的一个优选构型规定，导体板件至少在一个端部具有倒圆。

在本发明的另一优选构型的范围内规定，导体板件至少在一个端部具有倒圆并在另一个端部具有与倒圆相对应的凹槽。根据本发明这意味着，一个导体板件可以用在其上布置有倒圆的端部附接到第二导体板件的具有凹槽的端部上。换句话说，导体板件可以彼此以活节形式来布置。两个导体板件的凹槽和倒圆可以优选这样相互协调地构造，使得可以将这些导体板件相互无缝地设置或设置为具有等距构造的接缝。于是通过缝或接缝可以使两个导体板件例如借助焊接或粘接相互导电地连接。倒圆以及凹槽可以例如都被构造为半圆形式的。导体板件的该实施方式所具有的优点是，可以实现特别好的载流能力。此外还可以将导体板件到汇流排的布置以大的角撑宽度(Winkelbandbreite)来实现。这此外提高了本发明印刷电路板在布局结构中的自由度。

在另一个优选构型中，所述导体板件至少在一个端部具有切口并在另一个端部具有与切口相对应的尖部。根据本发明这意味着，一个导体板件可以用在其上布置有尖部的端部附接到第二导体板件的具有切口的端部上。这两个导体板件的切口和尖部可以优选这样相互协调地构造，使得可以将这些导体板件相互无缝地设置或设置为具有等距构造的接缝。于是通过缝或接缝可以使两个导体板件例如借助焊接或粘接相互导电地连接。具有这样构造的汇流排的印刷电路板可以在振动和变形时展示出较小的故障率并且总体上对于温度波动较不敏感。此外，具有这种根据本发明构造的汇流排的印刷电路板可以具有好的载流能力。

另外，本发明涉及一种用于制造本发明印刷电路板的方法。在本发明方法中规定，使印刷电路板在SMD方法中被自动化地装备有导体板件。

缩写SMD来自Surface Mounted Device(表面安装设备)并且标识可表面安装的构件。这种构件没有导线连接，而是通过连接面被直接固定在印刷电路板上，例如被固定粘接并且接着被焊接。因此有利地，在该SMD方法中不需要在印刷电路板或布线上费事地钻孔，而所述钻孔在通孔安装(Through-the-hole-Technology(通孔技术)，THT或Pin-in-hole-Technology(穿孔技术)，PIH)情况下是不可避免的。

装备导体板件可以自动化地并且以高精度来实现。此外由于避免了连接导线和所属的钻孔可以使用明显更薄的印刷电路板材料，由此有利地得出重量减小。因此，本发明印刷电路板可以明显成本低廉地制造。此外，通过SMD方法使印刷电路板自动化地装备导体板件不仅可以实现更快和更有利的生产，而且可以实现特别好的制造质量。另外，制造质量可以通过可能的自动化的光学检验(AOI)被提高。因此总体上可毫无问题地实现，将用由导体板件组成的汇流排装备印刷电路板和用所希望布局的另外构件装备印刷电路板集成在一个过程中并且在必要时在一个方法步骤中执行。

此外，SMD技术是有利的，因为它能实现小的构件间距和最优的微型化以及因此可以缩短信号和电流路径。这在必要时实现高频特性的改善和较小的欧姆损失并且减小印刷电路板的易出错性和故障率。此外，在SMD方法中可以使印刷电路板在两侧装备有构件。

在本发明方法的另一构型中，可以借助回流焊接步骤和／或借助利用导电粘合剂的粘接步骤以机械和导电方式相互连接和／或与印刷电路板的印制导线相连接。导体板件的连接优选借助焊接来进行。再熔焊接、也被公知为回流焊接所提供的优点是，可以利用相对简单的装备方法、例如简单的Pick&Place(拾取与放置)将构件放置在印刷电路板上并且接着在批量生产过程中被共同地在炉子中焊接。此外在回流期间可以利用自调整效应。因此有利地可以例如使在SMD构件装备情况下的小的定位误差在回流焊接情况下自动地通过液体焊剂的表面张力被校正。

此外，本发明涉及本发明印刷电路板(如前面在不同构型中被描述的印刷电路板)在电气控制设备中、在强电流电子设备中、特别是在车载电网控制设备、保险盒、HEV(hybrid electric vehicle，混合电动车)中以及在非汽车的高电流应用中的使用。换句话说，本发明还包括含有一个或多个本发明印刷电路板的电气控制设备、强电流电子设备或高电流应用设备。通过使用本发明印刷电路板，还使得依此制造的部件、设备和构件变得对于温度波动较不敏感并且在印刷电路板的振动(例如发动机振动)和变形时也展示出较小的故障率。

在一个优选的实施方式中，所述电气控制设备可以是机动车的传动控制设备或发动机控制设备。换句话说，本发明还包括含有一个或多个本发明印刷电路板的电气传动控制设备或发动机控制设备。关于优点特此基本上明确地参见对本发明印刷电路板在它们可能构型中的实施以及参见本发明方法。

此外，本发明涉及一种机动车，所述机动车包括至少一个本发明电气控制设备或至少一个本发明印刷电路板。关于优点特此基本上明确地参见本发明印刷电路板在它们可能构型中的实施并且参见本发明方法。

附图说明

下面参考附图借助优选实施例示范性地阐述本发明，而不局限于这些实施例。

图1示出用于本发明印刷电路板的导体板件的示意性俯视图，

图2a-2b示出本发明印刷电路板的示意哇俯视图和示意性侧视图；和

图3a-3d示出用于本发明印刷电路板的、具有四个不同几何结构的导体板件的示意性俯视图。

具体实施方式

在图1中以示意性俯视图示出了用于本发明印刷电路板11的导体板件14。该导体板件14具有围绕角度X°的切角。该角度X°可以为例如45°，但不限于此。有利地，通过导体板件14的该切角可以在制造由多个这种导体板件14构成的汇流排13时实现所希望的方向改变，所述方向改变例如由于电路和／或其他构件的装置的预先给定的布局而在印刷电路板11上是必要的。由此也就是有利地可以在其他构件的另外布局要求方面尽可能节省面积地构造汇流排13，并且此外可以缩短或更简单地构成信号和电流路径。这可有助于使印刷电路板11的故障率下降。

图2a以示意性俯视图示出具有汇流排13的本发明印刷电路板11。汇流排13由带如图1中所示切角的多个导体板件14组合。所采用的导体板件14在该实施方式中具有相同的几何结构。有利地，导体板件14可以通过大量生产的方式制造。这相对迄今用于确定的印刷电路板布局的单批量制造显著降低了本发明印刷电路板11的汇流排13的制造成本。此外，具有相同几何结构的导体板件14的序列可以在布局改变时非常简单地以及经计算机计算地被改变，使得只须在对应的软件中存放再现的几何结构。

图2b以示意性侧视图示出本发明的、具有汇流排13的印刷电路板11，所述汇流排13布置在印刷电路板11的表面12上。汇流排13被构造为多个导体板件14的序列，其中示例性地以及为了简化图示只示出了三个导体板件14。没有示出导体板件14的、用于机械和电连接的焊接和／或粘合连接。在汇流排13的导体板件14之间的焊接或粘接位置可以例如以伸缩缝的形式起作用，并且因此有利地有助于该印刷电路板11总体上对于温度波动是较不敏感的并且还在印刷电路板的振动和变形情况下展示出较小的故障率。

在图3a至3d中以示意性俯视图利用四个不同的几何结构示出导体板件14。

图3a示出在相对的端部具有两个倒圆的导体板件14。

图3b示出这样的导体板件14，其在一个端部具有倒圆18并在另一个端部具有与倒圆18相对应的凹槽19。这意味着，导体板件14可以用在其上布置有倒圆18的端部附接到这样构造的第二导体板件14的具有凹槽19的端部上。这种导体板件14可以例如彼此以活节形式来布置。倒圆18以及凹槽19在该构型中都被构造为半圆形式的。导体板件14的该实施方式所具有的优点是，可以实现特别好的载流能力。此外还可以将导体板件14到汇流排13的布置实现为具有大角撑宽度的序列。这此外提高了本发明印刷电路板11在布局结构中的自由度。

图3c示出这样的导体板件14，其在一个端部具有切口16并在另一个端部具有与该切口16相对应的尖部17。按照本发明这意味着，导体板件14可以用在其上布置有尖部17的端部附接到相同构造的第二导体板件14的具有切口16的端部上。这两个导体板件14于是可以例如借助焊接或粘接被相互导电地连接。具有这样构造的汇流排13的印刷电路板11可以在振动和变形时展示出较小的故障率并且总体上对于温度波动较不敏感。此外，具有这种根据本发明构造的汇流排13的印刷电路板11可以具有好的载流能力。

图3c示出这样的导体板件14，其在两个彼此相对的端部具有切角，使得在所示出的构型中得出梯形。有利地可以通过该导体板件14的切角及其梯形的形状能够在制造由多个这种导体板件14构成的汇流排13时实现所希望的方向改变。由此可以有利地在其他构件的另外布局要求方面尽可能节省面积地构造汇流排13并且此外可以缩短或者更简单地构成信号和电流路线。这可以有助于降低印刷电路板11的故障率。

总之按照本发明提供一种具有高载流能力的印刷电路板，该印刷电路板具有至少一个汇流排，所述汇流排由导体板件的序列构造，其中所述导体板件被相互导电地连接并且可以灵活地与印刷电路板的布局改变相适配。此外具有本发明汇流排布置的印刷电路板对于温度波动较不敏感并且在振动和变形时展示出较小的故障率。此外提供一种用于制造具有高载流能力的这种改进的印刷电路板的方法，所述方法可以集成到用于印刷电路板的尤其自动化的制造方法中并且还可以在布局改变时被容易地适配。

Claims (12)

1.印刷电路板（11）包括：

至少一个施加在印刷电路板（11）的表面（12）上的汇流排（13），

其中汇流排（13）通过相同几何结构的导体板件（14）的序列构成，所述导体板件（14）相互导电地连接，

其特征在于，

所述导体板件（14）至少在一个端部被结构化为使得由所述导体板件（14）的序列构成的汇流排（13）能够灵活地与印刷电路板的布局改变相适配，

其中导体板件（14）至少在一个端部具有倒圆（18）和在另一个端部具有与倒圆相对应的凹槽（19）；或者

其中导体板件（14）至少在一个端部具有切口（16）并在另一个端部具有与切口（16）相对应的尖部（17）。

2.根据权利要求1所述的印刷电路板，其特征在于，导体板件（14）至少在一个端部具有切角。

3.根据权利要求1所述的印刷电路板，其特征在于，所述倒圆和所述凹槽被构造为半圆形式的。

4.根据权利要求1所述的印刷电路板，其特征在于，导体板件的所述凹槽和所述倒圆这样相互协调地构造，使得这些导体板件能无缝地或以等距构造的接缝装配。

5.根据权利要求1所述的印刷电路板，其特征在于，导体板件的所述切口和所述尖部这样相互协调地构造，使得这些导体板件能无缝地或以等距构造的接缝装配。

6.用于制造根据权利要求1至5之一所述的印刷电路板的方法，其特征在于，使印刷电路板（11）在用于能表面安装的构件的方法（SMD方法）中自动化地装备有所述导体板件（14）。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，借助再熔化-焊接步骤和/或借助用导电粘合剂的粘接步骤使导体板件（14）以机械和导电方式相互连接和/或与印刷电路板（11）的印制导线连接。

8.根据权利要求1至5之一所述的印刷电路板在电气控制设备中、在强电流电子设备中的应用。

9.根据权利要求8所述的应用，其中根据权利要求1至5之一所述的印刷电路板应用在车载电网控制设备、保险盒、HEV（hybrid electric vehicle，混合电动车）和非汽车的高电流应用中。

10.电气控制设备，包括至少一个根据权利要求1至5之一所述的印刷电路板。

11.根据权利要求10所述的电气控制设备，其特征在于，所述电气控制设备是机动车的传动控制设备或发动机控制设备。

12.机动车，包括至少一个根据权利要求1至5之一所述的印刷电路板或根据权利要求10或11所述的电气控制设备。