DE102007021740A1 - Printed circuit board with integrated pressfit pin - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Leiterplatte (1), umfassend mindestens zwei Basislagen (7) und mindestens eine dazwischen angeordnete Innenlage (2), wobei mindestens ein Pressfit-Pin (4) als elektronische Verbindung horizontal in die Leiterplatte (1) eingebracht und mit einem leitenden Teil der Innenlage (2) der Leiterplatte (1) elektronisch kontaktiert ist und der Pressfit-Pin seitlich über eine Kante der Leiterplatte (1) herausragt. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Leiterplatte (1) und deren Verwendung, insbesondere für eine integrierte Getriebesteuerung eines Kraftfahrzeugs.The invention relates to a printed circuit board (1) comprising at least two base layers (7) and at least one inner layer (2) arranged therebetween, wherein at least one pressfit pin (4) is inserted horizontally into the printed circuit board (1) as an electronic connection and connected to a conductive layer Part of the inner layer (2) of the printed circuit board (1) is contacted electronically and the pressfit pin protrudes laterally over an edge of the printed circuit board (1). The invention also relates to a method for producing such a printed circuit board (1) and its use, in particular for an integrated transmission control of a motor vehicle.
Description
Die Erfindung betrifft eine Leiterplatte mit integriertem Pressfit-Pin gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Leiterplatte, insbesondere für Getriebe- oder Motorsteuerungen in der Automobilindustrie.The The invention relates to a printed circuit board with integrated pressfit pin according to the generic term of claim 1 and a method for producing a Such circuit board, especially for transmission or engine controls in the automotive industry.
Stand der TechnikState of the art
In der Kraftfahrzeugtechnik werden Komponenten wie Getriebe-, Motoren- oder Bremssysteme zunehmend vornehmlich elektronisch gesteuert. Hierbei gibt es eine Entwicklung hin zu integrierten mechatronischen Steuerungen, also zur Integration von Steuerelektronik und den zugehörigen elektronischen Komponenten wie Sensoren oder Ventile in das Getriebe, den Motor oder das Bremssystem. Die Steuergeräte weisen im Allgemeinen eine Vielzahl an elektronischen Komponenten auf, welche in Verbindung mit anderen Komponenten außerhalb des Steuergerätes stehen. Bei solchen „Vorort-Elektroniken" sind diese Steuerungen nicht mehr in einem separaten geschützten Elektronikraum untergebracht und müssen daher entsprechenden Umwelteinflüssen und mechanischen, thermischen sowie chemischen Beanspruchungen standhalten.In automotive technology, components such as transmission, engine or braking systems increasingly predominantly electronically controlled. in this connection is there a move towards integrated mechatronic controls, So for the integration of control electronics and the associated electronic Components such as sensors or valves in the transmission, the engine or the brake system. The controllers generally have one Variety of electronic components on which in conjunction with other components outside of the control unit stand. Such "on-the-spot electronics" are these controls no longer housed in a separate protected electronics room and must therefore corresponding environmental influences and withstand mechanical, thermal and chemical stresses.
Sie werden zu diesem Zweck normalerweise in spezielle Gehäuse eingesetzt. Zudem erfüllen die Gehäuse eine wichtige Abschirmfunktion. Um eine verlässliche Verbindung zu außerhalb des Gehäuses liegenden Komponenten zu ermöglichen, ist eine elektrische Verbindung von der Gehäuseinnenseite zur Gehäuseaußenseite notwendig.she are usually used for this purpose in special housings. Also meet the housings an important shielding function. To have a reliable connection to outside of the housing lying To enable components is an electrical connection from the inside of the housing to the outside of the housing necessary.
Der übliche Aufbau für solche integrierten mechatronischen Anwendungen besteht aus einem keramischen Substrat, das die verschiedenen elektronischen Bauteile der zentralen Steue rungseinheit beinhaltet. Dieses keramische Substrat wird mittels Bonden mit starren oder flexiblen Leiterplatten verbunden, um die Anbindung der peripheren Komponenten an die Zentraleinheit zu ermöglichen.The usual construction for such integrated mechatronic applications consists of a ceramic Substrate representing the various electronic components of the central Control unit includes. This ceramic substrate is by means of bonding connected with rigid or flexible circuit boards to the connection to allow the peripheral components to the central unit.
Die elektronische Anbindung der außerhalb des Gehäuses liegenden Komponenten kann mittels Einpresstechnik und/oder Laserschweißen ausgeführt werden. Es ist bekannt über so genannte Pressfit-eins in der Einpresstechnik eine variable, einfache und sichere elektronische Verbindung zu den peripheren Komponenten herzustellen. Gleichermaßen kann diese Verbindung je nach Anforderung der peripheren Komponente auch mittels Laserschweißen hergestellt werden.The electronic connection outside the housing lying components can be performed by means of press-fitting and / or laser welding. It is known about so-called pressfit one in the press fitting a variable, simple and secure electronic connection to the peripheral Produce components. Likewise, this connection can ever also made by laser welding according to the requirement of the peripheral component become.
Soll eine elektronische Verbindung zwischen zwei PCBs hergestellt werden, wird dies üblicherweise mit einem separaten Stecker, einem so genannten Pressfit-Interconnector realisiert, der auf zwei Seiten mindestens einen Pressfit-Pin oder einen Pressfit-Pin-Bereich aufweist. Nachteilig ist, dass ein solcher Stecker individuell konzipiert und angefertigt werden muss. Zudem ist der Verbau- und Verbindungsschritt des Steckers zu den Leiterplatten ein zusätzlicher Prozess, der entsprechenden Qualitätsanforderungen genügen muss und aufwendig ist. Jede zusätzliche Verbindung und Schnittstelle birgt außerdem eine entsprechende Fehlerquelle.Should to make an electronic connection between two PCBs, this is usually with a separate plug, a so-called Pressfit interconnector realized that on two sides at least one pressfit pin or has a pressfit pin area. The disadvantage is that such Plug must be individually designed and made. moreover is the installation and connection step of the connector to the printed circuit boards an additional one Process that must meet the appropriate quality requirements and consuming. Every extra Connection and interface also has a corresponding source of error.
Aufgabenstellungtask
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Leiterplattenkonzept bereit zu stellen, welche eine sichere, einfache und flexible Verbindung zu weiteren Leiterplatten und/oder elektronischen Komponenten ermöglicht, wobei die mechanische Befestigung und die elektrische Verbindung der Bauteile vereinfacht und daher kostengünstiger hergestellt werden kann.task The invention is therefore to provide a printed circuit board concept, which provides a secure, simple and flexible connection to other printed circuit boards and / or electronic components, wherein the mechanical Attachment and the electrical connection of the components simplified and therefore cheaper can be produced.
Dies wird erfindungsgemäß mit einer Leiterplatte entsprechend des Patentanspruchs 1 sowie mit einem Verfahren zur Herstellung einer solchen Leiterplatte gemäß Anspruch 10 erreicht.This is inventively with a Printed circuit board according to the patent claim 1 and with a A method for producing such a printed circuit board according to claim 10 reached.
Erfindungsgemäß wird eine Leiterplatte mit mindestens einem Pressfit-Pin als elektronische Verbindung bereitgestellt, wobei der mindestens eine Pressfit-Pin horizontal in die Leiterplatte eingebracht und mit einem leitenden Teil einer Innenlage der Leiterplatte elektronisch kontaktiert ist und seitlich über eine Kante der Leiterplatte herausragt. Der Pressfit-Pin kann so für die elektronische und mechanische Verbindung mit mindestens einer zweiten Leiterplatte und/oder mindestens einer weiteren elektronischen Komponente zur Verfügung stehen.According to the invention is a Printed circuit board with at least one pressfit pin as electronic Provided connection, wherein the at least one pressfit pin horizontally inserted into the circuit board and with a conductive Part of an inner layer of the circuit board is electronically contacted and laterally over one Edge of the circuit board protrudes. The pressfit pin can be so for the electronic and mechanical connection with at least one second circuit board and / or at least one other electronic component available.
Erfindungsgemäß kann damit eine variable, einfache und sichere elektronische Verbindung zu mindestens einer zweiten Leiterplatte oder mindestens einer weiteren elektronischen Komponente zur Verfügung gestellt werden, ohne dass ein zusätzlicher Stecker konzipiert und angefertigt werden muss. Zudem kann auf diese Weise die Anzahl der Schnittstellen deutlich reduziert und gleichzeitig die Länge der Signal- und Strompfade deutlich verkürzt werden.According to the invention can thus a variable, simple and secure electronic connection to at least a second printed circuit board or at least one further electronic Component available be made without an additional plug designed and must be made. In addition, in this way the number the interfaces significantly reduced while maintaining the length of the Signal and current paths are shortened significantly.
Die Leiterplatten weisen erfindungsgemäß einen Sandwich-Aufbau auf. Die Leiterplatte mit dem integrierten Pressfit-Pin kann beispielsweise eine PCB mit einer leitenden Innenlage, beispielsweise einer Metallschicht sein, die zwischen zwei elektrisch isolierenden Basislagen angeordnet ist. Die Metallschicht kann bevorzugt eine Kupferschicht sein. In diese Kupferschicht können, beispielsweise durch bekannte Ätzverfahren, Leiterbahnen eingebracht werden. Die Basislagen können auf den nach außen gerichteten Oberflächen wiederum eine Kupferschicht aufweisen.The Printed circuit boards according to the invention have a sandwich structure. The circuit board with the integrated pressfit pin For example, a PCB with a conductive inner layer, for example a metal layer that is between two electrically insulating Base layers is arranged. The metal layer may preferably be a Be copper layer. In this copper layer, for example, by known Ätzverfahren, Conductor tracks are introduced. The base positions can be up the outward-facing surfaces again have a copper layer.
Alternativ können auch zwei oder mehr durch Zwischenlagen voneinander elektrisch isolierte Innenlagen vorgesehen sein. Die Innenlage oder die Abfolge der Innenlagen und Zwischenla gen zwischen den Basislagen der Leiterplatte werden auch Core genannt. Pressfit-eins können erfindungsgemäß in eine oder in mehrere Innenlagen mit jeweils leitenden Teilen verbunden und elektronisch kontaktiert werden.alternative can also two or more electrically isolated from each other by intermediate layers Be provided inner layers. The inner layer or the sequence of inner layers and Zwischenla conditions between the base layers of the circuit board also called Core. Pressfit one can according to the invention in a or in several inner layers, each with conductive parts connected and be contacted electronically.
Die Basislagen und/oder die Zwischenlagen können bevorzugt so genannte Prepregs (preimpregnated fibres) sein. Prepreg bezeichnet ein Halbzeug, bestehend aus Endlosfasern und einer ungehärteten duroplastischen Kunststoffmatrix.The Base layers and / or the intermediate layers may preferably be so-called Be prepregs (preimpregnated fibers). Prepreg refers to a semi-finished product consisting made of continuous fibers and an unhardened thermoset Plastic matrix.
Die Innenlage kann alternativ oder kumulativ selbst aus elektrisch isolierendem Grundmaterial bestehen und als leitenden Teil eine oder mehrere Leiterbahnen und/oder ein oder mehrere Pads aufweisen. Das Grundmaterial kann zum Beispiel eine Acrylatkleberschicht sein. Die Leiterbahnen oder Pads können bevorzugt aus Kupfer bestehen.The Inner layer can alternatively or cumulatively even from electrically insulating Base material and as a conductive part one or more Have printed conductors and / or one or more pads. The basic material For example, it may be an acrylate adhesive layer. The tracks or pads can preferably made of copper.
Die elektronische Verbindung des Pressfit-eins mit dem leitenden Teil der Innenlage der Leiterplatte kann beispielsweise durch Laserschweißen, Löten oder Leitkleben hergestellt werden.The electronic connection of the pressfit one with the conductive part the inner layer of the circuit board, for example, by laser welding, soldering or Leitkleben be prepared.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann der leitende Teil der Innenlage, der mit dem Pressfit-Pin kontaktiert wird, eine Kupferstärke von mindestens 70 μm aufweisen. Hierdurch kann eine besonders gute elektromechanische Verbindung zwischen dem Pressfit-Pin und der Leiterplatte gewährleistet werden. Dies wirkt sich außerdem positiv auf die Stabilität der Verbindung mit einer zweiten Leiterplatte oder einer weiteren elektronischen Komponente aus.In a further preferred embodiment can be the conductive part of the inner layer, which contacted with the Pressfit pin is a copper thickness of at least 70 μm exhibit. This can be a particularly good electromechanical Ensures connection between the pressfit pin and the circuit board become. This also affects positive for the stability the connection with a second circuit board or another electronic component.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung kann die Leiterplatte zwei oder mehrere Innenlagen aufweisen wobei die Innenlagen durch Zwischenlagen elektrisch voneinander isoliert sind. Auf der mit dem Pressfit-Pin verbundenen Innenlage kann also eine Basislage oder eine Zwischenlage angeordnet sein. Diese sorgt für eine zusätzliche mechanische Befestigung des Pressfit-eins. Bevorzugt kann die auf der Innenlage mit dem Pressfit-Pin aufgebrachte Basislage oder Zwischenlage ein Prepreg sein. Durch eine solche Prepregauflage kann eine zusätzliche verbesserte mechanische Befestigung des Pins und dementsprechend der Pinverbindung erfolgen. Der oder die Prepregs können auf der Innenlage der Leiterplatte mit dem Pressfit-Pin gestapelt und verpresst werden.In another embodiment of the invention, the circuit board have two or more inner layers wherein the inner layers by Liners are electrically isolated from each other. On the with The pressfit pin connected inner layer can therefore a base position or an intermediate layer may be arranged. This provides for an additional mechanical fitting of Pressfit-one. Preferably, the on the inner layer with the Pressfit pin applied base layer or intermediate layer be a prepreg. By such a prepreg edition, an additional improved mechanical attachment of the pin and accordingly the pin connection done. The one or more prepregs can the inner layer of the printed circuit board with the Pressfit pin stacked and be pressed.
Besonders bevorzugt kann das mindestens eine Prepreg ein so genanntes Highflow-Prepreg sein, das besonders gute Fließfähigkeit aufweist. Hierdurch kann während des Befestigungsvorgangs, beispielsweise beim Verpressen, der Pin besonders gut mit Harz umschlossen und sicher befestigt werden. Bedingt durch das gute Fließverhalten können Zwischenräume luftfrei ausgefüllt und eine ausgezeichnete Lagenbindung und Haftfestigkeit und eine glatte Oberfläche erzeugt werden. Auf diese Weise sind eine erhöhte Langzeitstabilität und eine ausgezeichnete Anbindung an eine weitere Leiterplatte oder weitere elektronische Komponenten gewährleistet.Especially Preferably, the at least one prepreg may be a so-called highflow prepreg, the very good flowability having. This can be during the attachment process, for example, during pressing, the pin particularly well enclosed with resin and securely fastened. Due to the good flow behavior Intermediate spaces may be air-free filled out and excellent ply bonding and adhesion, and a smooth surface be generated. In this way, an increased long-term stability and a Excellent connection to another circuit board or more ensures electronic components.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann der Pressfit-Pin gerade oder gewinkelt ausgestaltet sein. Auf diese Weise kann eine Anpassung an die verschiedenen Kontaktierungsanforderungen und -geometrien erfolgen.In A preferred embodiment of the invention, the pressfit pin be designed straight or angled. This way a can Adaptation to the different contacting requirements and geometries respectively.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird mindestens ein Pressfit-Pin mit einem leitenden Teil einer Innenlage der Leiterplatte mittels Laserschweißen, Löten oder Leitkleben elektronisch kontaktiert wobei der Pressfit-Pin seitlich über eine Kante der Leiterplatte herausragt. Nachfolgend wird auf der Innenlage mit dem befestigten Pressfit-Pin mindestens eine Basislage oder eine Zwischenlage aufgebracht und befestigt.The Invention also relates a method for producing a printed circuit board with the above described features. The process of the invention is at least a pressfit pin with a conductive part of an inner layer of the printed circuit board by laser welding, Soldering or conductive bonding contacted electronically with the pressfit pin laterally over a Edge of the circuit board protrudes. Below is on the inner layer with the attached pressfit pin at least one base layer or applied and attached an intermediate layer.
Die Verbindung zu einer zweiten Leiteplatte und/oder einer weiteren elektronischen Komponente kann lösbar beispielsweise als reine Steckverbindung oder nicht lösbar zum Beispiel durch Löten oder Schweißen hergestellt werden. Vorteilhafterweise wird hierzu keine zusätzliche Steckerkomponente benötigt. Die Signal- und Strompfade können durch die direkte Anbindung der zweiten Leiterplatte oder elektronischen Komponente deutlich verkürzt werden. Außerdem werden die Anzahl der benötigten Schnittstellen und damit auch die Fehleranfälligkeit der elektronischen Baugruppe verringert.The Connection to a second Leiteplatte and / or another electronic component can be solvable for example, as a pure plug connection or not solvable to Example by soldering or welding getting produced. Advantageously, this is no additional Connector component needed. The signal and current paths can by the direct connection of the second circuit board or electronic Component significantly shortened become. Furthermore will be the number of interfaces needed and thus the error rate of the reduced electronic assembly.
Die Erfindung wird nachfolgend in beispielhafter Weise anhand von einer Ausführungsvariante in Verbindung mit den Zeichnungen erläutert, ohne darauf beschränkt zu sein.The Invention will be described below by way of example with reference to a Variant in Connection with the drawings illustrated, but not limited thereto.
In diesen zeigt:In this shows:
Zusammenfassend wird demnach ein Leiterplattenkonzept mit mindestens einem integrierten Pressfit-Pin vorgeschlagen, das eine direkte Anbindung an eine oder mehrere Leiterplatten oder elektronischen Komponenten ermöglicht. Hierdurch kann nicht nur die Anzahl der Schnittstellen und die damit verbundene Fehleranfälligkeit reduziert werden sondern es kann zudem eine sonst notwendige Stecker-Komponente vollständig ersetzt werden. Dies ermöglicht eine stark verkleinerte Anordnung der resultierenden elektronischen Baugruppen im Vergleich zu bisherigen Verbindungsvarianten von Leiterplatten mit separaten Stecker-Komponenten. Außerdem können die ent sprechenden Materialkosten und die Verbindungsschritte im Montageprozess eingespart werden.In summary is therefore a printed circuit board concept with at least one integrated pressfit pin suggested that a direct connection to one or more circuit boards or electronic components. This can not only the number of interfaces and the associated error rate but it can also be an otherwise necessary connector component Completely be replaced. this makes possible a greatly reduced arrangement of the resulting electronic Assemblies compared to previous connection variants of printed circuit boards with separate plug components. In addition, the ent speaking material costs and the connection steps in the assembly process are saved.
Die Montage der erfindungsgemäßen Leiterplatte ist leicht und kostengünstig in den Gesamtmontageprozess einer elektronischen Vorrichtung integrierbar.The Assembly of the circuit board according to the invention is easy and inexpensive integrated into the overall assembly process of an electronic device.
Claims (11)
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