DE102008006495A1

DE102008006495A1 - Schaltungsträger, insbesondere Leiterkarte für elektrische Schaltungen

Info

Publication number: DE102008006495A1
Application number: DE102008006495A
Authority: DE
Inventors: Hans-Dieter Röhling
Original assignee: Behr Hella Thermocontrol GmbH
Current assignee: Behr Hella Thermocontrol GmbH
Priority date: 2008-01-29
Filing date: 2008-01-29
Publication date: 2009-07-30

Abstract

Der Schaltungsträger (10), insbesondere Leiterkarte für elektrische Schaltungen, ist mit einem Substrat (12) versehen, das eine Oberseite (16) und eine Unterseite (18) aufweist. Ferner ist der Schaltungsträger (10) mit mindestens einer Leiterbahn (24) auf einer der beiden Seiten (16, 18) des Substrats (12) versehen, wobei die Leiterbahn (24) eine auf das Substrat (12) auflaminierte, strukturierte Metalldünnschicht (28) aufweist. Die Leiterbahn (24) weist zur Erhöhung ihrer Stromführungseigenschaft eine durch thermisches Spritzen eines Metalls auf die Metalldünnschicht (28) aufgebrachte Metalldickschicht (32) auf.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schaltungsträger, bei dem es sich insbesondere um eine Leiterkarte für elektrische Schaltungen handelt.
Je nach Einsatzbereich einer elektrischen Schaltung muss diese zumindest in Teilbereichen für relative hohe Ströme ausgelegt sein. Ein Beispiel hierfür ist eine elektrische Schaltung für einen elektrischen Zuheizer einer Kfz-Klimaanlage. Es ist bekannt, die Leiterbahnen auf einem Substrat derart aufzubauen, dass eine strukturierte Metalldünnschicht (beispielsweise auflaminierte Kupferdünnschicht) durch einen Galvanisierungsprozess in ihrer Dicke vergrößert wird. Mit einem derartigen Verfahren ist jedoch eine selektive Erhöhung der Dicke der Leiterbahnen der Schaltung nicht möglich. Dies ist aber insofern wünschenswert, als der hochstromführende Bereich einer Schaltung zumeist auf einen Bereich des Substrats bzw. der Leiterkarte begrenzt ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schaltungsträger, insbesondere eine Leiterkarte für elektrische Schaltungen zu schaffen, deren Leiterbahnen selektiv dicker ausgebildet werden können.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung ein Schaltungsträger, insbesondere eine Leiterkarte für elektrische Schaltungen vorgeschlagen, wobei der Schaltungsträger versehen ist mit

– einem Substrat, das eine Oberseite und eine Unterseite aufweist, und
– mindestens einer Leiterbahn auf einer der beiden Seiten des Substrats,
– wobei die Leiterbahn eine auf das Substrat auflaminierte, strukturierte Metalldünnschicht aufweist.

Erfindungsgemäß ist dieser Schaltungsträger dadurch gekennzeichnet,

– dass die Leiterbahn zur Erhöhung ihrer Stromführungseigenschaft eine durch thermisches Spritzen eines Metalls auf die Metalldünnschicht aufgebrachte Metalldickschicht aufweist.

Bei dem erfindungsgemäßen Schaltungsträger wird zur Verstärkung hochstromführender Leiterbahnen elektrisch leitendes Material durch thermisches Spritzen auf eine Metalldünnschicht aufgebracht. Die Metalldünnschicht, die bei einer handelsüblichen Leiterkarte in Form einer auflaminierten Schicht vorhanden ist, eignet sich zum Aufbringen von weiterem Metall durch thermisches Spritzen. Eine derart aufgebaute Leiterbahn weist also als unterste Lage die Metalldünnschicht und als obere Lage die durch thermisches Spritzen erzeugte Metalldickschicht auf. Bei dem thermischen Spritzen wird insbesondere ein Kaltgasspritzverfahren eingesetzt, wie es beispielsweise in EP-A-0 911 425 , EP-A-1 082 993 , DE-A-41 41 020 , DE-A-197 47 386 und DE-A-100 37 212 beschrieben ist. Der Vorteil des Einsatzes des Kaltgasspritzens zum Aufbringen der Metallschicht auf der Metalldünnschicht hat im Zusammenhang mit der Erfindung den Vorteil, dass die aufgespritzten Metallpartikel auf Grund der vergleichsweise niedrigen Temperaturen nicht oxidieren und damit die Wärmeleitfähigkeit des Metalls nicht leidet.
Mit dem erfindungsgemäßen Konzept ist es möglich, auf herkömmlichen Leiterkarten Hochstromverbindungen nachträglich spritztechnisch aufzubringen. Die Leiterbahnen können sowohl auf der Ober- als auch auf der Unterseite des Substrats bzw. der Leiterkarte verlaufen. Ferner sind Durchkontaktierungen möglich. Durch die Erfindung ist also eine partielle Beschichtung stromführender Leiterbahnen mittels thermischer Spritzverfahren, insbesondere mittels Kaltgasspritzverfahren möglich.
Bei einer alternativen Ausgestaltung des Schaltungsträgers ist vor dem thermischen Spritzen auf die Metalldünnschicht der Leiterbahn eine aufgalvanisierte Metallzwischenschicht angeordnet, auf die dann die Metalldickschicht aufgespritzt wird. Bei der Herstellung des Schaltungsträgers können dann zunächst sämtliche Leiterbahnen wie gewohnt durch Aufgalvanisierung auf die Metalldünnsicht erzeugt werden, um dann anschließend die Hochstrom-Leiterbahnen zusätzlich zu verstärken, und zwar durch zusätzlich aufgespritztes Metall.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Metalldünnschicht dünner als etwa 110 μm ist, vorzugsweise etwa 70 μm und insbesondere etwa 35 μm dick ist und/oder dass die Metalldickschicht mindestens 0,5 mm, insbesondere mindestens 1 mm und vorzugsweise mindestens 1,5 mm dick ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen dabei:
1 eine perspektivische Darstellung der Oberseite eines Schaltungsträgers und
2 einen Schnitt durch den Schaltungsträger entlang der Linie II-II der 1.
1 zeigt perspektivisch einen Schaltungsträger 10 mit einem Substrat 12, bei dem es sich in diesem Ausführungsbeispiel um eine handelsübliche FR4-Leiterkarte 14 handelt. Die Leiterkarte 14 weist eine Oberseite 16 und eine Unterseite 18 auf. Auf der Oberseite 16 befindet sich ein elektronisches Bauteil 20 in Form eines Leistungstransistors, zu dem eine erste Leiterbahn 22 und eine zweite Leiterbahn 24 führen. Über die zweite Leiterbahn 24 ist das Bauteil 20 mit einem (nicht dargestellten) elektrischen Anschlusselement eines Steckerkorbes 26 verbunden.
Die Besonderheit des Schaltungsträgers 10 ist in der Ausgestaltung der zweiten Leiterbahn 24 zu sehen. So weist die Leiterkarte 14 auf ihrer Oberseite 16 eine strukturierte Kupferdünnschicht 28 von beispielsweise 35 μm, 70 μm oder 110 μm Dicke auf. Diese Kupferdünnschicht 28 bildet auch die unterste Lage der Leiterbahnen 22 und 24. Die erste Leiterbahn 22 ist für die Leitung von Strömen normaler Größe ausgelegt und weist eine aufgalvanisierte Kupferschicht 30 auf. Die zweite Leiterbahn 24 ist mit einer Kupferdickschicht 32 versehen, die wesentlich dicker ist als die aufgalvanisierte Kupferschicht 30 der ersten Leiterbahn 22. Die Kupferdickschicht 32 ist durch thermisches Spritzen und insbesondere durch Spritzen nach dem Kaltgasspritzverfahren selektiv aufgebracht. Damit ist die zweite Leiterbahn 24 als Hochstromleitung ausgebildet.
Die Kupferdickschicht 32 braucht nicht notwendigerweise direkt auf die Kupferdünnschicht 28 aufgespritzt zu sein. Bei der Herstellung der Leiterbahn 22 kann auf die Kupferdünnschicht 28 der zweiten Leiterbahn 24 ebenfalls eine Kupferschicht aufgalvanisiert sein. Auf diese aufgalvanisierte Kupferschicht wird dann anschließend die Kupferdickschicht 32 aufgespritzt.

10: Schaltungsträger
12: Substrat
14: Leiterkarte
16: Oberseite
18: Unterseite
20: Bauteil
22: erste Leiterbahn
24: zweite Leiterbahn
26: Steckerkorb
28: Kupferdünnschicht
30: aufgalvanisierte Kupferschicht
32: Kupferdickschicht

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- EP 0911425 A [0006]
- EP 1082993 A [0006]
- DE 4141020 A [0006]
- DE 19747386 A [0006]
- DE 10037212 A [0006]

Claims

Schaltungsträger, insbesondere Leiterkarte für elektrische Schaltungen, mit – einem Substrat (12), das eine Oberseite (16) und eine Unterseite (18) aufweist, und – mindestens einer Leiterbahn (24) auf einer der beiden Seiten (16,18) des Substrats (12), – wobei die Leiterbahn (24) eine auf das Substrat (12) auflaminierte, strukturierte Metalldünnschicht (28) aufweist, dadurch gekennzeichnet, – dass die Leiterbahn (24) zur Erhöhung ihrer Stromführungseigenschaft eine durch thermisches Spritzen eines Metalls auf die Metalldünnschicht (28) aufgebrachte Metalldickschicht (32) aufweist.
Schaltungsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Metalldickschicht (32) kaltgasgespritzt ist.
Schaltungsträger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Metalldünnschicht (28) dünner als etwa 110 μm ist und insbesondere etwa 75 μm sowie vorzugsweise etwa 35 μm dick ist und/oder dass die Metalldickschicht (32) mindestens 0,5 mm, insbesondere mindestens 1 mm und vorzugsweise mindestens 1,5 mm dick ist.
Schaltungsträger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (12) mindestens eine weitere Leiterbahn (22) aufweist, die jeweils eine Metalldünnschicht (28) und eine darauf aufgalvanisierte Metallschicht (30) aufweist.
Schaltungsträger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Metalldünnschicht (28) und der Metalldickschicht (32) der mit erhöhter Stromführungseigenschaft ausgestatteten Leiterbahn (24) eine auf die Metalldünnschicht (28) aufgalvanisierte Metallzwischenschicht (30) angeordnet ist, auf die die Metalldickschicht (32) thermisch aufgespritzt ist.
Verfahren zum Erzeugen einer Leiterbahn auf einem Schaltungsträger, insbesondere auf einer Leiterkarte für elektrische Schaltungen, bei dem – ein Substrat (12) mit mindestens einer auflaminierten Metalldünnschicht (28), die zur Erzeugung einer ersten Leiterbahnschicht strukturiert ist, bereitgestellt wird, und – zur Erzeugung der Leiterbahn (24) auf die Metalldünnschicht (28) eine Metalldickschicht (32) thermisch aufgespritzt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Metalldickschicht (32) durch Kaltgasspritzen auf die Metalldünnschicht (28) aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Metalldünnschicht (28) eine Metallschicht (30) aufgalvanisiert wird, auf die die Metalldickschicht (32) aufgespritzt wird.