DE102008004621A1 - Gestanzte Multilayer Leiterplatten

Info

Durch Stanztechnik aus mehreren miteinander verbundenen und elektrisch isolierten metallischen Bändern hergestellte elektrische Leiterplatten.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Leiterplatten für einfache elektrische/elektronische Schaltungen in Stanztechnik.
Üblicherweise werden Leiterplatten hergestellt auf einem mechanischen Grundträger wie GFK – oder Keramikplatten, indem darauf eine elektrisch leitende Schicht aufgebracht ist, aus der die benötigten Leiterbahnen herausgeätzt werden. Diese Leiterbahnen können für komplexere Schaltungen auch beidseitig aufgebracht sein oder im Multilayer Verfahren als Schichtung mehrer einzelner Leiterbahnen im mechanischen Verbund.
Vermehrt werden jedoch nun in der Industrie Anforderungen formuliert, dass einfache elektronische Schaltungen zu geringen Kosten auf idealerweise endlos herstellbaren Leiterplatten umgesetzt werden. Einen Ansatz dazu liefern MID Leiterbahnen, bei denen einzelne Leiter in Folie kaschiert als flexible Bänder hergestellt werden und für die notwendigen elektrischen Verbindungspunkte entsprechend die Folie lokal entfernt wird und durchgelötet wird auf den metallischen Leiter.
Entsprechende Anwendungen sind beispielsweise:

• Sensoren, die individuell mit Spannungsreglern zur Spannungsversorgung oder Glättungskondensatoren verschaltet werden müssen
• LED Leuchtbänder, wo individuell LED mit Ihrer Peripherie (typisch mit einem strombegrenzenden Vorwiderstand) verschaltet werden und als Anwendung lange Ketten von LED ergeben sollen

Die erfindungsgemäße Neuerung besteht darin, dass mindestens zwei oder mehrere Stanzbänder aus Metall, die einseitig elektrisch oberflächenisoliert sind, miteinander gefügt sind, wobei die Kontaktierung von elektronischen Elementen zu den unteren Schichten typischerweise durch hochgestellte Laschen der Schichten und Freimachungen in den darüberliegenden Schichten erfolgt.
Die Kontaktierung eines elektronischen Baueelements geschieht durch Laschen

Die Laschen oder Lötpads sind entweder aus der oberen Ebene geprägt oder aus einer der anderen Ebenen je nach Schaltungsnotwendigkeit mit Freistanzungen in allen darüber liegenden Ebenen.
Die Fixierung aller Bänder (Bandfixierung) im Verbund geschieht durch separate regelmäßig angeordnete Haltelaschen, die durch einen Stanzbiegeprozess unterstes und oberstes Band miteinander ohne elektrische Kontaktierung verbinden und die dazwischen liegenden Ebenen in Position halten.
Die Freistanzungen für die Durchführungen von Laschen der unteren Lagen in den jeweils oberen Lagen sind umlaufend größer als die Lasche selbst, um Kurzschlüsse zu vermeiden. Alle Bänder sind einseitig isoliert, somit sind bei lagerichtiger Anordnung alle Lagen zueinander isoliert. Die die Bauteile kontaktierenden Seiten der Laschen sind als die elektrisch leitenden Seiten der Bänder ausgebildet oder kontaktieren über die Schnittkanten der Lasche.
Die Isolierung kann erfolgen durch

• flächig aufgebrachten elektrisch isolierenden Lack,
• elektrisch isolierende Folie
• oder andere isolierende Medien
• Passivieren einer Oberflächenseite
• Luftisolation durch Zwischenbringen von isolierenden Abstandshaltern zwischen den Ebenen.

Zusätzlich ausgestellte Laschen oder mechanische Verbinderelemente aus beliebigen Ebenen können Bauteile mechanisch auf der Stanzleiterplatte fixieren.
Für Leistungselektronikbauteile wirkt sich der vergleichsweise große Leitungsquerschnitt der Leiterbahnen positiv aus, es wird weniger Verlustleistung und erzeugt.
Durch mechanischen Kontakt von Leistungselektronikbauteilen mit dem obersten Stanzband kann deren Verlustleistung in das Band eingetragen werden und die Stanzleiterplatte fungiert auch als Kühlblech, wird in speziellen Anwendungen einen separaten Kühlkörper ersetzen. Zur Erhöhung dieser Kühlleistung kann die Struktur der Stanzleiterplatte zusätzlich modifiziert werden, wie beispielsweise durch Aufstellen von Kühlfingern aus dem Band. Die Einzelschaltungen können beliebig getrennt werden durch einen Schnitt genau zwischen 2 Einzelschaltungen (Ablängen beispielsweise einer LED Kette)
Die einzelnen Stanzbänder werden im Stanzprozess hergestellt und in einem anschließenden Fügeprozeß miteinander verbunden. Das kann geschehen durch mechanisches Fügen wie durch eingebrachte integrierte oder zusätzliche Laschen, Nieten, Klemmen oder auch durch Kleben.
Beispiel:
In der vorliegenden gestanzten Schaltung nach 1‚ 2 wird schematisch eine LED über einen Vorwiderstand mit der Spannungsquelle verbunden. Die obere und untere Ebene tragen die Versorgungsspannung. Alle fortlaufenden LED Schaltungen sind zueinander parallel, somit leuchten alle LED auf dem Band.

Die gestanzte Multilayer Leiterplatte ist dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere metallische Stanzbänder, von den eine Oberflächenseite elektrisch isoliert ist, miteinander verbunden sind.
Die gestanzte Multilayer Leiterplatte nach Anspruch 1 ist auch dadurch gekennzeichnet, dass elektronische Bauelemente mit dem zuoberst positionierten Stanzband verbunden sind und elektrisch durch Laschen oder Lötpads verlötet, geklemmt, verschweißt sind.
Die gestanzte Multilayer Leiterplatte ist auch dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich für Leistungselektronik Kühlfunktion bereitgestellt wird