DE102008021347A1

DE102008021347A1 - Adapter für eine elektrische Baugruppe, Verwendung eines solchen Adapters und System aus diesem Adapter und der elektrischen Baugruppe

Info

Publication number: DE102008021347A1
Application number: DE200810021347
Authority: DE
Inventors: Hock Peng Lim; Meng Kiang Lim; Siok Fann Tong
Original assignee: Siemens Medical Instruments Pte Ltd
Current assignee: Sivantos Pte Ltd
Priority date: 2008-04-29
Filing date: 2008-04-29
Publication date: 2009-06-10

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Adapter (1) für eine elektrische Baugruppe (2) mit einer Kontaktoberfläche (3), auf der abstehende Bauteile (4) angeordnet sind. Der Adapter (1) umfasst eine elektrisch isolierende Platte (5) mit einer Unterseite (6) zur Anordnung auf der Kontaktoberfläche (3) und einer Oberseite (7), wobei die Platte (5) eine Dicke (d) aufweist, die an die maximale Bauhöhe (h) der Bauteile (4) angepasst ist. In die Platte (5) ist eine Aussparung (8) eingelassen, in die die Bauteile (4) aufgenommen werden können. Sowohl an der Oberseite (7) als auch auf der Unterseite (6) des Adapters (1) befinden sich miteinander elektrisch verbundene Kontakte (9), wobei die unteren Kontakte zur elektrischen Kontaktierung der Kontaktoberfläche (3) der elektrischen Baugruppe (2) vorgesehen sind. Das System aus dem Adapter (1) und der elektrischen Baugruppe (2) kann z. B. mit Hilfe eines BGA auf der Oberseite (7) des Adapters (1) in Form eines SMD-Bauteils verwendet werden.

Description

Die Erfindung betrifft einen Adapter für eine elektrische Baugruppe, eine Verwendung eines solchen Adapters und ein System aus diesem Adapter zusammen mit der elektrischen Baugruppe.
Allgemein sind verschiedene Arten von elektrischen Baugruppen bekannt. Weit verbreitet sind z. B. Leiterplatten mit einem Träger aus isolierendem Material, auf dem elektrische Bauteile angeordnet werden. Diese Bauteile werden durch elektrische Verbindungen auf der Leiterplatte miteinander elektrisch verschaltet. Ein Beispiel einer solchen Leiterplatte ist die sog. gedruckte Schaltung (Englisch: printed circuit board, kurz: PCB). Gegenüber diesen Leiterplatten zeichnen sich integrierte Schaltkreise (Englisch: integrated circuit, kurz: IC) durch ihre kompakte Bauform aus. Sie enthalten (integrierte) elektronische Schaltungen auf einem einzigen Stück Halbleitersubstrat. Eine weitere Form von elektrischen Baugruppen ist als Hybridschaltkreis bekannt, der sowohl integrierte als auch diskrete Bauteile aufweist und somit eine Zwischenstellung zwischen einer bestückten Leiterplatte und einem integrierten Schaltkreis einnimmt.
In elektrischen Geräten, z. B. einem Hörgerät, befinden sich in der Regel mehrere elektrische Baugruppen, die miteinander in einem elektrischen Kontakt stehen. Es sind für diesen Zweck verschiedene elektrische Kontaktmöglichkeiten bekannt. Elektrische Baugruppen können z. B. elektrisch leitende Stifte aufweisen, die mit einer Leiterplatte verlötet werden. Dazu werden traditionell Löcher in den Leiterplatten ausgespart, die darüber hinaus der elektrischen Baugruppe einen mechanischen Halt auf der Leiterplatte geben. In modernen Großseriengeräten haben sich sog. oberflächenmontierbare Bauteile (Englisch: surface-mounted device, kurz: SMD) durchgesetzt, die ohne Drahtanschlüsse unmittelbar auf die Leiterplatte gelötet werden.
Baugruppen, die auf engem Raum eine besonders hohe Anzahl von elektrischen Kontakten unterbringen müssen, weisen oft eine Kugelgitteranordnung (Englisch: ball grid array, kurz: BGA) der Kontakte auf ihrer Unterseite auf. Der Name basiert auf der rasterartigen Anordnung von kleinen Lotperlen, die einen elektrisch leitenden Kontakt darstellen. Ein BGA erlaubt es, die elektrische Baugruppe nach der SMD-Technik auf der Leiterplatte anzuordnen. BGAs finden vorwiegend bei integrierten Schaltungen Anwendung.
Viele elektrische Baugruppen werden entworfen, bevor genau festgelegt wird, wie sie in einem elektrischen Gerät verbaut werden. Dies führt oft zu dem Problem, dass die elektrischen Kontakte der elektrischen Baugruppe nicht für die jeweils bevorzugte Montageart geeignet sind. Darüber hinaus kann es auch sein, dass eine elektrische Baugruppe in vielen verschiedenen elektrischen Geräten auf jeweils unterschiedliche Art angeordnet werden soll. Dieses Montageproblem wird dadurch verstärkt, dass einige elektrische Baugruppen, wie elektrische Leiterplatten und Hybridbaugruppen, oft von einer Oberfläche abstehende Teile aufweist, die eine flache Kontaktfläche, wie ein BGA, verhindern.
Der Erfindung liegt somit das Problem zugrunde, elektrische Baugruppen in flexibler Art und Weise verbauen und in elektrischen Kontakt bringen zu können.
Dieses Problem wird gelöst durch einen Adapter gemäß Patentanspruch 1 und einer Verwendung gemäß Patentanspruch 11 und einem System gemäß Patentanspruch 15.
Die Erfindung beruht auf der Grundidee, Unebenheiten einer Kontaktoberfläche einer elektrischen Baugruppe durch abstehende Bauteile durch einen Adapter mit Aussparungen für diese Bauteile auszugleichen. Der Adapter verfügt sowohl auf seiner Oberseite als auch seiner Unterseite elektrische Kontakte, die jeweils paarweise elektrisch verbunden sind, so dass der Adapter quasi als Verlängerung von auf der Kontaktoberfläche der elektronischen Baugruppe befindlichen Kontakten dient. Die Dicke des Adapters – also der Abstand zwischen der Oberseite und der Unterseite des Adapters – wird an die maximale Bauhöhe der Bauteile auf der Kontaktoberfläche der elektrischen Baugruppe angepasst, so dass die Oberseite des Adapters eben ist, ohne dass die Bauteile über die ebene Oberseite hinaus ragen.
Dies ermöglicht es zum Beispiel, eine dafür ungeeignete Baugruppe mit Hilfe einer BGA mit anderen elektrischen Baugruppen in Kontakt zu bringen. Zu diesem Zweck werden auf den Kontakten auf der Oberseite des Adapters Lotperlen aufgebracht.
Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden anhand der Darstellungen in den schematischen Zeichnungen näher erläutert.
1 Elektrische Baugruppe mit abstehenden Bauteilen und Adapter für diese Baugruppe;
2 Ausschnitt aus dem Adapter gemäß 1, wobei eine Lotperle auf einen Kontakt angebracht wird;
3 Kontakt in dem Adapter gemäß 1 in Form eines rechteckigen Lochs;
4 Kontakt in dem Adapter gemäß 1 in Form eines konischen Lochs.
1 zeigt eine elektrische Baugruppe 2 in Form einer Hybridbaugruppe. Diese Baugruppe weist eine flexible PCB-Platte 11 auf, die auf der Hälfte ihrer Länge um 180° gebogen ist, wobei in dem auf diese Weise gebildeten Zwischenraum nicht abgebildete Bauteile, wie z. B. SMD-Bauteile oder ASICs (Englisch: Applications Specific Integrated Circuit, Deutsch: anwendungsspezifische Integrierte Schaltung) angeordnet sind. Diese Bauteile sind durch eine Epoxidharzhülle 12 geschützt. Die Hybridbau gruppe weist eine ebene Kontaktoberfläche 3 auf, auf der elektrische Kontakte 11 sowie SMD-Bauteile mit der Höhe h angeordnet sind.
Aufgrund der abstehenden Bauteile 4 kann die Hybridbaugruppe selbst nicht als SMD-Bauteil verarbeitet werden. Um dies dennoch zu ermöglichen, ist der Adapter 1 vorgesehen, der von oben auf die Kontaktoberfläche 3 der Hybridbaugruppe 2 aufgebracht wird.
Der Adapter umfasst eine isolierte Platte 5 mit einer Unterseite 6 und einer Oberseite 7. In der Platte 5 befindet sich eine Aussparung in Form eines Lochs 8, in der die SMD-Bauteile 4 aufgenommen werden. Die Dicke der Platte D ist mindestens so groß gewählt wie die Höhe der SMD-Bauteile 4.
Auf der Unterseite 6 der Platte 5 befinden sich aufgrund der perspektivischen Darstellung nicht sichtbare Kontakte, die in ihrer Position den Kontakten 10 auf der Kontaktoberfläche 3 der elektrischen Baugruppe entsprechen. Beim Aufsetzen des Adapters 1 auf die Kontaktoberfläche 3 entsteht eine elektrische Verbindung zwischen den elektrischen Kontakten 10 auf der Kontaktoberfläche 3 einerseits und den elektrischen Kontakten auf der Unterseite des 6 des Adapters 1 andererseits.
Die elektrischen Kontakte auf der Unterseite 6 wiederum sind mit den elektrischen Kontakten 9 auf der Oberseite des Adapters 1 elektrisch verbunden. Die elektrischen Kontakte 9 auf der Oberseite 7 entsprechen in ihrer Position spiegelbildlich den elektrischen Kontakten auf der Unterseite 6. Auf diese Weise können die Kontakte auf der Oberseite 7 mit den Kontakten auf der Unterseite 6 mit einem besonders kurzen Leitungsweg durch die Platte 5 hindurch verbunden werden.
Die Platte 5 kann in besonders einfacher Weise aus einem PCB-Substrat bestehen. Eine besonders hohe Festigkeit und Temperaturbeständigkeit weist eine Platte 5 hingegen aus einem Keramiksubstrat auf. Durch die geeignete Wahl des Substrats kann der Adapter 1 dem jeweiligen Verwendungszweck gut angepasst werden.
In diesem Ausführungsbeispiel ist die Aussparung besonders einfach durch ein Loch 8 ausgebildet, das im vollen Umfang von der Platte umrandet ist. Diese Art von Aussparung kann besonders einfach durch Schneiden, Stanzen oder Sägen hergestellt werden und weist eine hohe Stabilität auf. Darüber hinaus bietet der Adapter 1 der Hybridbraugruppe 2 einen guten Halt bei der Befestigung des Systems aus Adapter 1 und Hybridbaugruppe 2 in einem elektrischen Gerät.
Es wäre auch denkbar, dass die Oberseite 7 der Platte 5 keine Öffnung aufweist und lediglich auf der Unterseite 6 eine Aussparung mit ausreichender Höhe für die Bauteile 4 eingelassen ist. Dies hätte den Vorteil, dass auf der Oberseite 6 mehr Platz für die Anordnung von Kontakten 9 vorhanden wäre. Dies bietet weiteren Spielraum für die Anpassung an die jeweils gewünschte Art der Montage in dem jeweiligen elektrischen Gerät.
Der Adapter 1 kann auf der Baugruppe 2 mit Hilfe jeder bekannten elektrisch leitenden Verbindung hergestellt werden. Die Verbindung kann z. B. hergestellt werden durch eine Lötpaste, einen anisotropen elektrischen Film (Englisch: anisotropic conductive film, kurz: ACF), Lötperlen oder jedem anderen leitenden Klebemittel.
2 zeigt einen Ausschnitt aus dem Adapter 1. Es wird dargestellt, wie eine Lotperle 13 auf einen elektrischen Kontakt 9 auf der Oberseite 7 des Adapters 1 angebracht wird. Durch Anordnung weiterer solcher Lotperle 13 auf allen elektrischen Kontakten 9 auf der Oberseite entsteht ein BGA, so dass das System aus der Baugruppe 2 und dem Adapter 1 wie ein herkömmliches SMD-Bauteil weiterverarbeitet werden kann. Ein solcher Adapter 1 kann auch als BGA-Transformerplatte bezeichnet werden. Sie erlaubt insbesondere die Verwendung von Hybridbaugruppen 2 als SMD-Bauteil.
Die 3 und 4 zeigen zwei alternative Ausführungen der elektrischen Kontakte 9 auf der Oberseite 7 des Adapters 1.
Die einfachste Ausführungsform eines solchen Kontakts 9 ist bereits in den 1 und 2 dargestellt. Dort sind jeweils flache Kontakte 9 abgebildet.
3 hingegen zeigt einen elektrischen Kontakt 9 in Form eines rechteckigen Lochs 14 und 4 in Form eines konischen Lochs 15. Möglich ist außerdem ein Loch in Form eines kreisrunden Zylinders.
Diese Löcher 14, 15 können durch die Platte 5 hindurchgehen. Durch Füllen der Löcher 14, 15 mit einem leitfähigen Material, z. B. mit Lötzinn oder einer Lötpaste, bilden sie an ihrer Oberseite bzw. Unterseite elektrische Kontakte 9, die in einfacher Weise durch das elektrisch leitende Material selbst miteinander elektrisch leitend verbunden sind.
Der Adapter 1 kann sowohl separat vertrieben werden, um als Adapter für eine bereits vorhandene Baugruppe 2 verwendet zu werden. Der Adapter 1 kann aber auch als System zusammen mit der elektrischen Baugruppe 2 vertrieben werden. Da ein elektrisches Hörgerät sehr kleine Abmessungen hat, ist die Verwendung des Adapters 1 für eine elektrische Baugruppe 2 in Form eines Verstärkers besonders vorteilhaft.
Eine Ausführungsform der Erfindung kann wie folgt kurz umschrieben werden: Dies Ausführungsform betrifft einen Adapter für eine elektrische Baugruppe mit einer Kontaktoberfläche, auf der abstehende Bauteile angeordnet sind. Der Adapter umfasst eine elektrisch isolierende Platte mit einer Unterseite zur Anordnung auf der Kontaktoberfläche und einer Oberseite, wobei die Platte eine Dicke aufweist, die an die maximale Bauhöhe der Bauteile angepasst ist. In die Platte ist eine Aussparung eingelassen, in die die Bauteile aufgenommen werden können. Sowohl an der Oberseite als auch auf der Unterseite des Adapters befinden sich miteinander elektrisch verbundene Kontakte, wobei die unteren Kontakte zur elektrischen Kontaktierung der Kontaktoberfläche der elektrischen Baugruppe vorgesehen sind. Das System aus dem Adapter und der elektrischen Baugruppe kann z. B. mit Hilfe eines BGA auf der Oberseite des Adapters in Form eines SMD-Bauteils verwendet werden.

Claims

Adapter (1) für eine elektrische Baugruppe (2) mit einer Kontaktoberfläche (3), auf der abstehende Bauteile (4) angeordnet sind, umfassend – eine elektrisch isolierende Platte (5) mit einer Unterseite (6) zur Anordnung auf der Kontaktoberfläche (3) und einer Oberseite (7), wobei die Platte (5) eine Dicke (d) aufweist, die an die maximale Bauhöhe (h) der Bauteile (4) angepasst ist, – zumindest eine Aussparung (8) auf der Unterseite (6) der Platte (5), die an die jeweiligen Positionen der Bauteile (4) auf der Kontaktoberfläche (3) der Baugruppe (2) angepasst ist, – auf der Unterseite (6) angeordnete elektrische Kontakte zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit der Kontaktoberfläche (3) der Baugruppe (2) und – auf der Oberseite (7) angeordnete elektrische Kontakte (9), die zumindest teilweise mit jeweils einem elektrischen Kontakt auf der Unterseite (6) elektrisch verbunden ist.
Adapter (1) nach Anspruch 1, wobei die elektrisch isolierende Platte (5) zumindest teilweise aus einem PCB- oder Keramik-Substrat besteht.
Adapter (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die zumindest eine Aussparung (8) in Form von zumindest einer durch die Platte (5) bis zur Oberseite (7) hindurchgehende Öffnung (8) ausgebildet ist.
Adapter (1) nach Anspruch 3, wobei die zumindest eine Aussparung in Form eines Lochs (8) in der Platte (5), das im vollen Umfang von der Platte (5) umrandet ist.
Adapter (1) nach einem der Ansprüche 1–4, wobei jeweils miteinander paarweise elektrisch verbundenen Kontakte auf sich spiegelbildlich entsprechenden Positionen auf der Unterseite (6) bzw. der Oberseite (7) der Platte (5) angeordnet sind.
Adapter (1) nach einem der Ansprüche 1–5, wobei die Kontakte auf der Unterseite (6) in Ihren Positionen den Positionen von elektrischen Kontakten auf der Kontaktoberfläche (3) der Baugruppe (2) entsprechen.
Adapter (1) nach einem der Ansprüche 1–6, wobei die Kontakte flach sind.
Adapter (1) nach einem der Ansprüche 1–6, wobei die Kontakte in Form von, insbesondere konischen, zylindrischen oder rechteckigen, Löchern (14, 15) ausgebildet sind.
Adapter (1) nach einem der Ansprüche 1–8, wobei Lotperlen (13) auf den Kontakten auf der Oberseite (7) der Platte (5) angeordnet sind.
Adapter (1) nach einem der Ansprüche 1–9, wobei die Kontakte an der Oberseite (7) mit den Kontakten auf der Unterseite (6) über eine durch die Platte (5) hindurchgehende elektrische Verbindung verbunden sind.
Verwendung eines Adapters (1) umfassend – eine elektrisch isolierende Platte (5) mit einer Unterseite (6) und einer Oberseite (7) – zumindest eine Aussparung (8) auf der Unterseite (6) der Platte (5), – auf der Unterseite (6) angeordnete elektrische Kontakte und – auf der Oberseite (7) angeordnete elektrische Kontakte, die zumindest teilweise mit jeweils einem elektrischen Kontakt auf der Unterseite (6) elektrisch verbunden ist, wobei – der Adapter (1) mit seiner Unterseite (6) auf einer Kontaktfläche (3) einer elektrischen Baugruppe (2) angeordnet wird, – die Aussparungen (8) an die jeweilige Position von Bauteilen (4) auf der Kontaktoberfläche (3) der Baugruppe (2) angepasst wird, – die Dicke (d) der Platte (5) an die maximale Bauhöhe (h) der Bauteile (4) angepasst wird und – eine elektrische Verbindung der Kontakte auf der Unterseite (6) mit der Kontaktoberfläche (3) der Baugruppe (2) hergestellt wird.
Verwendung nach Anspruch 11, wobei der Adapter (1) gemäß einem der Ansprüche 1–10 ausgebildet ist.
Verwendung nach Anspruch 11 oder 12, wobei die elektrische Baugruppe eine Hybridbaugruppe (2) mit integrierten und diskreten Bauteilen (4) ist.
Verwendung nach einem der Ansprüche 11–13, wobei die elektrische Baugruppe (2) ein Verstärker für ein Hörgerät ist.
System aus einer elektrischen Baugruppe (2) mit einer Kontaktoberfläche (3), auf der abstehende Bauteile (4) mit angeordnet sind, und einem Adapter (1) umfassend – eine elektrisch isolierende Platte (5) mit einer Unterseite (6) zur Anordnung auf der Kontaktoberfläche (3) und einer Oberseite (7), wobei die Platte (5) eine Dicke (d) aufweist, die an die maximale Bauhöhe (h) der Bauteile (4) angepasst ist, – zumindest eine Aussparung (8) auf der Unterseite (6) der Platte (5), die an die jeweiligen Positionen der Bauteile (4) auf der Kontaktoberfläche (3) der Baugruppe (2) angepasst ist, – auf der Unterseite (6) angeordnete elektrische Kontakte zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit der Kontaktoberfläche (3) der Baugruppe (2) und – auf der Oberseite (7) angeordnete elektrische Kontakte, die zumindest teilweise mit jeweils einem elektrischen Kontakt auf der Unterseite (6) elektrisch verbunden ist.
System nach Anspruch 15, wobei der Adapter gemäß einem der Ansprüche 1–10 ausgebildet ist.
System nach Anspruch 15 oder 16, wobei die elektrische Baugruppe eine Hybridbaugruppe (2) mit integrierten und diskreten Bauteilen ist.
System nach einem der Ansprüche 15–17, wobei die elektrische Baugruppe (2) ein Verstärker für ein Hörgerät ist.