DE102011075866A1 - Multi-layer printed circuit board with embedded EMC capacitor - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung begrifft eine mehrlagige Leiterplatte (1) mit zumindest einer innerhalb der Leiterplatte angeordneten Metallisierungsschicht (5, 6). Die Leiterplatte (1) ist mit zumindest einem Steckverbinder über wenigstens einen Steckerstift (2) verbunden. Die Metallisierungsschicht (5, 6) weist umlaufend um eine Ausnehmung für den Steckerstift (5) und beabstandet von dieser eine eine Isolierzone (9) bildende Aussparung auf, wobei zwischen dem benachbart zu der Ausnehmung ausgebildeten Teil (6) der Metallisierungsschicht und dem um die Isolierzone (9) ausgebildeten Teil (5) der Metallisierungsschicht zumindest ein, die Isolierzone (9) überbrückender, in die Leiterplatte eingebetteter Kondensator (7, 8) angeordnet ist.The invention relates to a multilayer printed circuit board (1) with at least one metallization layer (5, 6) arranged inside the printed circuit board. The circuit board (1) is connected to at least one connector via at least one connector pin (2). The metallization layer (5, 6) has a circumference around a recess for the plug pin (5) and spaced therefrom a recess forming an insulating zone (9), the part (6) of the metallization layer formed adjacent to the recess and the one around it Insulating zone (9) formed part (5) of the metallization layer is arranged at least one capacitor (7, 8) bridging the insulating zone (9) and embedded in the printed circuit board.

Description

In elektrischen oder elektronischen Geräten sind die für deren Funktion erforderlichen elektrischen und/oder elektronischen Bauelemente zumeist auf einer oder mehreren Leiterplatten angeordnet. Zur elektrischen Verbindung dieser Bauelemente sind auf Oberflächen oder auf Zwischenlagen einer solchen Leiterplatte Metallisierungsschichten vorgesehen, die durch geeignete Strukturierung Leiterbahnen ausbilden. In electrical or electronic devices required for their function electrical and / or electronic components are usually arranged on one or more circuit boards. For the electrical connection of these components, metallization layers are provided on surfaces or on intermediate layers of such a printed circuit board, which form conductor tracks by suitable structuring.

Aufgrund immer höher werdender Signalfrequenzen mit zum Teil steilen Signalflanken entstehen in solchen elektrischen und/oder elektronischen Geräten hochfrequente Signalanteile, die über die signalführenden Steckerstifte auch bei guter Abschirmung – beispielsweise mittels eines metallischen Gehäuses – nach außen dringen und dort andere Geräte oder Anlagen erheblich stören können. Aus diesem Grunde ist es üblich, zwischen einem signalführenden Steckerstift und einer Masseleitung oder Masseschicht sogenannte Block- bzw. EMV-Kondensatoren anzuordnen, über die hochfrequente Signalanteile nach Masse abgeleitet werden. Diese EMV-Kondensatoren benötigen jedoch, insbesondere bei vielen Steckerstiften, einen erheblichen Platz auf der Leiterplatte. Due to ever higher signal frequencies with sometimes steep signal edges arise in such electrical and / or electronic devices high-frequency signal components that penetrate the signal-carrying connector pins even with good shielding - for example by means of a metallic housing - to the outside and there can significantly disrupt other devices or facilities , For this reason, it is customary to arrange between a signal-carrying pin and a ground line or ground layer so-called block or EMC capacitors, are derived via the high-frequency signal components to ground. However, these EMC capacitors require considerable space on the printed circuit board, especially with many connector pins.

Aus der DE 32 03 021 A1 ist es bekannt, in einer Leiterplatte nahe den Bohrungen für die Steckerstifte weitere Bohrungen vorzusehen, in die elektrische Bauelemente, vorzugsweise Vielschichtkondensatoren, eingefügt sind, die auf der einen Seite der Leiterplatte mit je einer Leiterbahn, die jeweils zu einem Steckeranschlusspfosten geführt ist, kontaktiert (verlötet) sind. Auf der gegenüberliegenden Seite der Leiterplatte sind Leiterbahnen vorhanden, mit denen die andere Seite der Bauelemente kontaktiert ist, wobei diese Leiterbahnen zu einem gemeinsamen Masseanschuss geführt sind. Diese EMV-Kondensatoren benötigen zwar keinen Platz mehr auf der Oberfläche der Leiterplatte, sie sind jedoch relativ aufwendig zu montieren, da zunächst eine Bohrung vorgesehen werden muss, in die dann das Bauelement eingefügt wird, und dieses schließlich mit den Leiterbahnen verlötet wird. From the DE 32 03 021 A1 It is known to provide further holes in a circuit board near the holes for the connector pins, in the electrical components, preferably multilayer capacitors are inserted, which contacts on one side of the circuit board with a conductor track, which is guided in each case to a plug connection post ( soldered) are. On the opposite side of the circuit board tracks are present, with which the other side of the components is contacted, said tracks are guided to a common grounding. Although these EMC capacitors need no more space on the surface of the circuit board, but they are relatively expensive to assemble, because first a hole must be provided, in which then the component is inserted, and this is finally soldered to the conductors.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine einfachere und kostengünstigere Montage von EMV-Kondensatoren bei einer mehrlagigen Leiterplatte vorzusehen. It is therefore an object of the invention to provide a simpler and less expensive installation of EMC capacitors in a multilayer printed circuit board.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine mehrlagige Leiterplatte gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben. The object is achieved by a multilayer printed circuit board according to claim 1. Advantageous further developments are specified in the subclaims.

Danach weist die mehrlagige Leiterplatte zumindest eine innerhalb der Leiterplatte angeordnete Metallisierungsschicht auf und ist mit zumindest einem Steckverbinder über wenigstens einen Steckerstift verbunden. Die Metallisierungsschicht weist umlaufend um eine Ausnehmung für den Steckerstift und beabstandet von dieser eine eine Isolierzone bildende Aussparung auf. Zwischen dem benachbart zu der Ausnehmung ausgebildeten Teil der Metallisierungsschicht und dem um die Isolierzone ausgebildeten Teil der Metallisierungsschicht ist zumindest ein, die Isolierzone überbrückender, in die Leiterplatte eingebetteter Kondensator angeordnet. Thereafter, the multilayer printed circuit board has at least one metallization layer arranged within the printed circuit board and is connected to at least one plug connector via at least one plug pin. The metallization layer has circumferentially around a recess for the connector pin and spaced from this on an insulating zone forming recess. Between the adjacent to the recess formed part of the metallization layer and formed around the insulating part of the metallization at least one, the insulating zone bridging, embedded in the circuit board capacitor is arranged.

Dieser EMV-Kondensator benötigt keinen Platz auf der Oberfläche der Leiterplatte und kann auf einfache Weise bereits bei der Herstellung der Leiterplatte montiert werden, ohne eine zusätzliche Bohrung und ein Einsetzen in diese Bohrung und Verlöten zu erfordern. Es kann auf diese Weise eine optimale Anbindung der EMV-Kondensatoren an den Steckerstift einerseits und die Metallisierungsschicht andererseits erfolgen. Da der benötigte Platz für die EMV-Kondensatoren auf der Oberfläche der Leiterplatte wegfällt, kann die Leiterplatte kleiner gestaltet werden. Die EMV-Kondensatoren können näher an der Signalzuleitung des Steckerstifts platziert werden, so dass der parasitäre Antenneneffekt minimiert werden kann. Die Zuverlässigkeit wird durch die eingebettete Aufbau- und Verbindungstechnik erhöht. Zusätzlich besteht ein mechanischer Schutz über die Lebenszeit ebenso wie bei der Montage des Steckers oder des Gehäuses.This EMC capacitor does not require space on the surface of the circuit board and can be easily mounted already in the manufacture of the circuit board, without requiring additional drilling and insertion into this hole and soldering. It can be done in this way an optimal connection of the EMC capacitors to the pin on the one hand and the metallization on the other. Since the space required for the EMC capacitors on the surface of the circuit board is eliminated, the circuit board can be made smaller. The EMC capacitors can be placed closer to the signal lead of the connector pin so that the parasitic antenna effect can be minimized. The reliability is increased by the embedded assembly and connection technology. In addition, there is mechanical protection over the lifetime as well as during assembly of the plug or the housing.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind signalführende Leiterbahnen auf einer der Oberflächen und/oder einer Zwischenschicht der Leiterplatte ausgebildet, wobei zumindest eine davon elektrisch mit dem Steckerstift verbunden ist. In an advantageous development of the invention, signal-carrying printed conductors are formed on one of the surfaces and / or an intermediate layer of the printed circuit board, at least one of which is electrically connected to the plug pin.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der die Isolierzone umgebende Teil der Metallisierungsschicht eine Masseschicht bildet. It is particularly advantageous if the part of the metallization layer surrounding the insulating zone forms a ground layer.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Hilfe einer Figur näher erläutert. Dabei zeigt die The invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment with the aid of a figure. It shows the

1 einen Querschnitt durch eine mehrlagige Leiterplatte mit einem erfindungsgemäß eingebetteten EMV-Kondensator 1 a cross section through a multilayer printed circuit board with an embedded according to the invention EMC capacitor

Die 1 zeigt eine Leiterplatte 1, die im dargestellten Beispiel aus drei isolierenden Schichten gebildet ist, auf und zwischen denen Leiterbahnen 3 und eine metallische Schicht 5, 6 gebildet sind. Die Erfindung kann auch bei nur zwei oder mehr als drei isolierenden Schichten Anwendung finden. Sowohl auf den Leiterbahnen 3 auf den Oberflächen der Leiterplatte 1 als auch auf den Leiterbahnen 3, die auf Zwischenschichten angeordnet sind, sind Bauelemente 4 montiert. Die einzelnen Schichten der Leiterplatte 1 werden dabei getrennt mit Metallisierungen versehen, in denen – beispielsweise durch Ätzen – Leiterbahnen strukturiert werden, um darauf die Bauelemente 4 zu platzieren. Die auf den inneren Schichten der Leiterplatte 1 liegenden Bauelemente 4 werden beim Zusammenfügen der Leiterplatte 1 in dieser eingebettet. The 1 shows a circuit board 1 , which is formed in the illustrated example of three insulating layers, on and between them conductor tracks 3 and a metallic layer 5 . 6 are formed. The invention can also be applied to only two or more than three insulating layers. Both on the tracks 3 on the surfaces of the circuit board 1 as well as on the tracks 3 which are arranged on intermediate layers are components 4 assembled. The individual layers of the circuit board 1 are thereby provided separately with metallizations in which - are structured, for example, by etching - conductor tracks to it the components 4 to place. The on the inner layers of the circuit board 1 lying components 4 when assembling the circuit board 1 embedded in this.

Um einzelne Leiterbahnen 3 mit einer auf Bezugspotential – meistens als Masse bezeichnet – liegenden, innerhalb der mehrlagigen Leiterplatte eingebetteten Metallisierungsschicht 5 zu verbinden, sind in den einzelnen isolierenden Schichten der Leiterplatte 1 Durchkontaktierungen 10 vorgesehen. To individual tracks 3 with a metallization layer embedded in the multilayer printed circuit board at reference potential - usually referred to as ground 5 are in the individual insulating layers of the circuit board 1 vias 10 intended.

Die Leiterplatte 1 der 1 weist eine Bohrung auf, in die ein Steckerstift 2 eines Steckverbinders eingesteckt und elektrisch mit einer der Leiterbahnen 3 verbunden ist. Es handelt sich dabei um einen signalführenden Steckerstift 2. Dieser eine Steckerstift 2 soll lediglich die Erfindung verdeutlichen, prinzipiell sind eine Vielzahl solcher Steckerstifte innerhalb eines Steckverbinders vorgesehen, die zumeist in einer oder mehreren Reihen angeordnet sind. The circuit board 1 of the 1 has a hole into which a pin 2 a plug connector inserted and electrically with one of the tracks 3 connected is. It is a signal-carrying pin 2 , This one pin 2 is merely intended to illustrate the invention, in principle, a plurality of such pins are provided within a connector, which are usually arranged in one or more rows.

Um diesen signalführenden Steckerstift 2 hochfrequenzmäßig an die auf Bezugspotential liegende Metallisierungsschicht 5 innerhalb der Leiterplatte 1 mittels eines oder mehrere EMV-Kondensatoren 7, 8 anzubinden – der weitere EMV Kondensator 8 ist nur strichliert dargestellt –, ist in erfindungsgemäßer Weise um eine Ausnehmung in der Metallisierungsschicht 5, 6, die durch die Bohrung für den Steckerstift 2 entstanden ist, beabstandet zu dieser eine Aussparung 9 in der Metallisierungsschicht 5, 6 vorgenommen oder erzeugt worden, so dass ein erster Teil 6 der Metallisierungsschicht, der von der eine Isolierzone 9 bildenden Aussparung umgeben ist zwar mit dem Steckerstift 2 elektrisch in Kontakt steht jedoch nicht mit dem die Isolierzone 9 umgebenden Teil 5 der Metallisierungsschicht. To this signal-carrying pin 2 high frequency to the lying on reference potential metallization 5 inside the circuit board 1 by means of one or more EMC capacitors 7 . 8th connect - the other EMC capacitor 8th is shown only by dashed lines -, is in accordance with the invention by a recess in the metallization 5 . 6 passing through the hole for the connector pin 2 emerged, spaced to this one recess 9 in the metallization layer 5 . 6 have been made or created, so that a first part 6 the metallization layer of the one insulating zone 9 Although forming recess is surrounded with the pin 2 However, electrically is not in contact with the insulating zone 9 surrounding part 5 the metallization layer.

Zur Anbindung des Steckerstifts 2 an den auf Bezugspotential liegenden Teil 5 der Metallisierungsschicht sind die EMV-Kondensatoren 7 – und gegebenenfalls 8 – die Isolierzone 9 überbrückend auf den Teilen 5, 6 der Metallisierungsschicht angeordnet, beispielsweise angelötet oder mit Leitkleber geklebt. For connection of the connector pin 2 to the reference potential part 5 the metallization layer are the EMC capacitors 7 - and if necessary 8th - the isolation zone 9 bridging on the parts 5 . 6 arranged the metallization, for example, soldered or glued with conductive adhesive.

Auf diese Weise kann auf sehr einfache und kostengünstige Weise eine optimale Anbindung von signalführenden Steckerstiften 2 an das Bezugspotential mittels EMV-Kondensatoren 7 erfolgen, ohne das zusätzlicher, erheblicher Platzbedarf auf der Leiterplatte 1 nötig wäre. In this way, in a very simple and inexpensive way an optimal connection of signal-carrying connector pins 2 to the reference potential by means of EMC capacitors 7 done without the additional, considerable space requirement on the circuit board 1 would be necessary.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 3203021 A1 [0003] DE 3203021 A1 [0003]

Claims (3)

Mehrlagige Leiterplatte (1) mit zumindest einer innerhalb der Leiterplatte (1) angeordneten Metallisierungsschicht (5, 6), wobei die Leiterplatte (1) mit zumindest einem Steckverbinder über wenigstens einen Steckerstift (2) verbunden ist, wobei die Metallisierungsschicht (5, 6) umlaufend um eine Ausnehmung für den Steckerstift (5) und beabstandet von dieser eine eine Isolierzone (9) bildende Aussparung aufweist, wobei zwischen dem benachbart zu der Ausnehmung ausgebildeten Teil (6) der Metallisierungsschicht und dem um die Isolierzone (9) ausgebildeten Teil (5) der Metallisierungsschicht zumindest ein, die Isolierzone (9) überbrückender, in die Leiterplatte eingebetteter Kondensator (7, 8) angeordnet ist.Multi-layer printed circuit board ( 1 ) with at least one inside the circuit board ( 1 ) arranged metallization layer ( 5 . 6 ), the printed circuit board ( 1 ) with at least one connector via at least one connector pin ( 2 ), wherein the metallization layer ( 5 . 6 ) circumferentially around a recess for the pin ( 5 ) and spaced from this one an insulating zone ( 9 ) forming recess, wherein between the adjacent to the recess formed part ( 6 ) of the metallization layer and around the insulating zone ( 9 ) trained part ( 5 ) of the metallization layer at least one, the isolation zone ( 9 ) bridging capacitor embedded in the printed circuit board ( 7 . 8th ) is arranged. Leiterplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass signalführende Leiterbahnen (3) auf einer der Oberflächen und/oder einer Zwischenschicht der Leiterplatte (1) ausgebildet sind und zumindest eine davon elektrisch mit dem Steckerstift (5) verbunden ist.Printed circuit board according to claim 1, characterized in that signal-carrying printed conductors ( 3 ) on one of the surfaces and / or an intermediate layer of the printed circuit board ( 1 ) are formed and at least one of them electrically connected to the pin ( 5 ) connected is. Leiterplatte nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der die Isolierzone (9) umgebende Teil (5) der Metallisierungsschicht eine Masseschicht bildet.Printed circuit board according to one of claims 1 or 2, characterized in that the insulating zone ( 9 ) surrounding part ( 5 ) of the metallization layer forms a ground layer.
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