DE102010039277A1 - Printed circuit board for use in measuring electronic device, has slot in which separate region of plate body is disconnected from region of plate body, where slot facilitates deflexion of separate region concerning region - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Leiterplatte und ein elektronisches Gerät mit einer solchen Leiterplatte.The present invention relates to a printed circuit board and an electronic device with such a printed circuit board.
Schaltungskomponenten von elektronischen Geräten werden gewöhnlich auf Leiterplatten angeordnet. Insbesondere bei elektronischen Geräten in der industriellen Prozessmesstechnik ist es bisweilen erforderlich, die Leiterplatten in eine Vergussmasse einzubetten, um einerseits die Schaltungskomponenten vor Feuchtigkeit zu schützen und anderseits Anforderungen des Explosionsschutzes zu entsprechen. Insoweit, als die Vergussmassen thermische Ausdehnungskoeffizienten aufweisen, welche beispielsweise zu den Ausdehnungskoeffizienten von metallischen Leitern oder anderen Werkstoffen inkompatibel sind, können durch Temperaturschwankungen solche Bewegungen an einer in Vergussmasse eingebetteten Leiterplatte auftreten, dass die resultierenden Kräfte, die beispielsweise auf Lötstellen einwirken zu einem Abriss der Lötkontakte führen.Circuit components of electronic devices are usually arranged on printed circuit boards. In particular, in electronic devices in industrial process measurement technology, it is sometimes necessary to embed the circuit boards in a potting compound, on the one hand to protect the circuit components from moisture and on the other hand to meet explosion protection requirements. Inasmuch as the Vergussmassen have thermal expansion coefficients, which are incompatible, for example, to the expansion coefficients of metallic conductors or other materials, such movements on a potting compound embedded circuit board may occur due to temperature fluctuations, that the resulting forces, for example, act on solder joints to a demolition of Lead solder contacts.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einer Leiterplatte und ein elektronisches Gerät mit einer solchen Leiterplatte bereitzustellen, welche auch bei einer Bewegung der Leiterplatte aufgrund einer Volumenänderung der Vergussmasse ein Abreißen der Kontakte verhindert.It is therefore an object of the present invention to provide a printed circuit board and an electronic device with such a circuit board, which prevents tearing of the contacts even with a movement of the circuit board due to a change in volume of the potting compound.
Die Aufgabe wird Erfindungsgemäß gelöst durch die Leiterplatte gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 und das elektronische Gerät gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 10.The object is achieved according to the invention by the printed circuit board according to independent claim 1 and the electronic device according to
Die erfindungsgemäße Leiterplatte, umfasst einen Plattenkörper, wobei der Plattenkörper mindestens einen Kontaktpunkt aufweist, an welchem die Leiterplatte zu kontaktieren ist, wobei die Leiterplatte erfindungsgemäß mindestens einen Schlitz aufweist, welcher einen ersten Bereich des Plattenkörpers von einem zweiten Bereich des Plattenkörpers trennt, um eine Auslenkung des ersten Bereichs bezüglich des zweiten Bereichs zu erleichtern.The printed circuit board according to the invention comprises a plate body, wherein the plate body has at least one contact point at which the circuit board is to be contacted, wherein the circuit board according to the invention at least one slot which separates a first portion of the plate body from a second portion of the plate body to a deflection of the first area with respect to the second area.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Länge eines von dem Schlitz getrennten Bereiches in einer Richtung parallel zur Längserstreckung des Schlitzes größer als die Breite, insbesondere größer als das Doppelte der Breite, des getrennten Bereiches senkrecht zur Längserstreckung des Schlitzes an der Basis des getrennten Bereiches, wobei der getrennte Bereich an der Basis mit dem Rest des Plattenkörpers bzw. dem anderen Bereich verbunden ist. Die Breite des getrennten Bereiches an der Basis ist der minimale Abstand des Randes des Bereiches am Ende Schlitzes an der Basis zu einem dem Schlitz gegenüberliegenden Rand des Bereiches.In one embodiment of the invention, the length of an area separated from the slot in a direction parallel to the longitudinal extent of the slot is greater than the width, in particular greater than twice the width, of the separate area perpendicular to the longitudinal extent of the slot at the base of the separated area, wherein the separate area at the base is connected to the remainder of the panel body and the other area, respectively. The width of the separated area at the base is the minimum distance of the edge of the area at the end of the slot at the base to an edge of the area opposite the slot.
Die erfindungsgemäße Leiterplatte, umfasst in einer Ausgestaltung der Erfindung einen Plattenkörper, wobei der Plattenkörper mindestens einen Kontaktpunkt aufweist, an welchem die Leiterplatte zu kontaktieren ist, wobei der Kontaktpunkt erfindungsgemäß auf einer Zunge angeordnet ist, wobei der Schlitz eine Aussparung um die Zunge im Plattenkörper bildet, so dass der Kontaktpunkt bezüglich einer Ebene, die durch den Plattenkörper an der Zunge abgewandten Rand der Aussparung definiert ist, auslenkbar oder verdrehbar ist.The printed circuit board according to the invention, in one embodiment of the invention comprises a plate body, wherein the plate body has at least one contact point at which the circuit board is to be contacted, wherein the contact point is arranged according to the invention on a tongue, wherein the slot forms a recess around the tongue in the plate body such that the contact point is deflectable or rotatable with respect to a plane defined by the edge of the recess facing away from the plate body by the plate body.
Die Zunge kann eine beliebige längliche Form haben, welche von einer sie umgebenden Aussparung begrenzt ist. Eine Mittellinie der Zunge kann in der Gleichgewichtslage der Zunge insbesondere auch einen gekrümmten Verlauf aufweisen, was im Ergebnis eine mehrachsige Biegung der Zunge ermöglicht.The tongue may have any elongated shape bounded by a surrounding recess. A center line of the tongue can in particular also have a curved course in the equilibrium position of the tongue, which as a result enables multi-axial bending of the tongue.
Die Zunge der Leiterplatte weist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung eine Basis auf, an welche sie mit dem Rest des Plattenkörpers verbunden ist, wobei die Breite der Basis kleiner ist die Hälfte, insbesondere kleiner als ein Drittel der Länge und bevorzugt kleiner als ein Viertel der Länge der Zunge von der Basis bis zu dem Kontaktpunkt. Die Länge der Zunge bezeichnet hierbei die Länge einer Mittellinie der Zunge, welche sich von der Mitte der Basis bis zu einem von der Basis entfernten freien Ende der Zunge erstreckt.The tongue of the circuit board according to an embodiment of the invention has a base to which it is connected to the rest of the plate body, wherein the width of the base is less than half, in particular less than a third of the length and preferably less than a quarter of the length the tongue from the base to the point of contact. The length of the tongue in this case denotes the length of a center line of the tongue, which extends from the center of the base to a remote from the base free end of the tongue.
Die Breite der Basis beträgt gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weniger als 1/4, insbesondere weniger als 1/8 bevorzugt weniger als 1/16 der Wurzel der Fläche der Plattenkörpers beträgt.The width of the base is according to a development of the invention less than 1/4, in particular less than 1/8 preferably less than 1/16 of the root of the surface of the plate body.
Die Breite der Basis beträgt gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weniger als 20%, insbesondere weniger als 10% der minimalen Breite des Plattenkörpers.The width of the base is according to a development of the invention less than 20%, in particular less than 10% of the minimum width of the plate body.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist ein Flächenschwerpunkt des Kontaktpunkts mindestens 60%, insbesondere 70% vozugsweise mindestens 80% der Länge der Zunge von der Basis der Zunge entfernt positioniert.According to one embodiment of the invention, a centroid of the contact point is positioned at least 60%, in particular 70% preferably at least 80% of the length of the tongue away from the base of the tongue.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung beträgt die Fläche der Zunge, welche von der Basis und der Aussparung eingeschlossen ist nicht mehr als 10% insbesondere nicht mehr als 5%, und bevorzugt nicht mehr als 2,5% der Fläche des Leiterplattenkörpers.According to one embodiment of the invention, the area of the tongue which is enclosed by the base and the recess is not more than 10%, in particular not more than 5%, and preferably not more than 2.5% of the area of the printed circuit board body.
In einer Weiterbildung der Erfindung weist die Leiterplatte mindestens zwei Schlitze auf, die sich von gegenüberliegenden Seiten der Leiterplatte in die Leiterplatte erstrecken, wobei die mindestens zwei Schlitze sich in Richtung der Längserstreckung der Schlitze bevorzugt abschnittsweise überlappen, wobei der überlappende Bereich der Schlitze eine Länge von mindestens 10%, insbesondere mindestens 20% und bevorzugt mindestens 30% des Abstands zwischen den gegenüberliegenden Seiten der Leiterplatte aufweist Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weist die Leiterplatte bei einem faserverstärkten, insbesondere glasfaserverstärkten Kunststoff auf.In a further development of the invention, the circuit board has at least two slots which extend from opposite sides of the circuit board in the circuit board, wherein the at least two slots in the direction of the longitudinal extension of Slits preferably overlap in sections, wherein the overlapping region of the slots has a length of at least 10%, in particular at least 20% and preferably at least 30% of the distance between the opposite sides of the circuit board According to a development of the invention, the circuit board in a fiber-reinforced, in particular glass fiber reinforced Plastic on.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist weist das Material der Leiterplatte ein Elastizitätsmodul von nicht weniger als zehn, insbesondere nicht weniger als 15 GPa, beispielsweise nicht weniger als 18 GPa auf.According to a development of the invention, the material of the printed circuit board has a modulus of elasticity of not less than ten, in particular not less than 15 GPa, for example not less than 18 GPa.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist der Leiterplattenkörper abschnittsweise ausgedünnt, um eine Auslenkung oder Verdrehung der Zunge oder Biegung des Plattenkörpers zu erleichtern. Die Ausdünnung kann insbesondere im Bereich der Zunge vorliegen.According to one embodiment of the invention, the circuit board body is thinned in sections to facilitate deflection or rotation of the tongue or bending of the plate body. The thinning can be present in particular in the region of the tongue.
Das erfindungsgemäße elektronische Gerät umfasst ein Gehäuse, in dessen Innenraum um eine Leiterplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche angeordnet ist, wobei zumindest ein metallischer Leiter von einer Wand des Gehäuses zu der Leiterplatte verläuft und an einem Kontaktpunkt auf einer Zunge der Leiterplatte befestigt ist, wobei zumindest ein Teil des Volumens zwischen der Wand und der Leiterplatte mit einer Vergussmasse gefüllt ist.The electronic device according to the invention comprises a housing, in the interior of which is arranged around a printed circuit board according to one of the preceding claims, wherein at least one metallic conductor extends from a wall of the housing to the printed circuit board and is fastened to a contact point on a tongue of the printed circuit board, wherein at least a portion of the volume between the wall and the circuit board is filled with a potting compound.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist das Volumen zwischen der Wand und der Leiterplatte auf mindestens 50% der Fläche der Leiterplatte, insbesondere mindestens 80% der Fläche der Leiterplatte und vorzugsweise mindestens 90% der Fläche der Leiterplatte mit Vergussmasse gefüllt.According to one embodiment of the invention, the volume between the wall and the circuit board to at least 50% of the surface of the circuit board, in particular at least 80% of the surface of the circuit board and preferably at least 90% of the surface of the circuit board filled with potting compound.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weist die Vergussmasse ein Silicon, PU-Vergussmasse, insbesondere Silgel oder Nafturan, oder sonstiges Gießharz auf.According to one embodiment of the invention, the potting compound comprises a silicone, PU potting compound, in particular silgel or nafturan, or other casting resin.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist das elektronische Gerät ein Messgerät.According to one embodiment of the invention, the electronic device is a measuring device.
Die Erfindung wird nun anhand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigt:The invention will now be explained with reference to the embodiment shown in the drawings. It shows:
Die in
Die in
Die in
Je größer die Länge l1 eines Bereichs im Verhältnis zur Breite b1 seiner Basis ist, an welcher der Bereich mit dem restlichen Plattenkörper verbunden ist, um so leichter ist der Bereich durch Biegen auszulenken. Hier beträgt die Länge der einzelnen Bereiche zumeist mehr als das Doppelte der Breite der Basis.The greater the length l 1 of a region relative to the width b 1 of its base to which the region is connected to the remaining plate body, the easier it is to deflect the region by bending. Here, the length of each area is usually more than twice the width of the base.
Durch Aussparungen
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