DE102011089372A1 - Circuit board e.g. printed circuit board for power supply device used in automotive application, has circuit board portion that is provided with cavity so that passive components are arranged in cavity - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Leiterplatte, insbesondere starre Leiterplatte, wobei die Leiterplatte einen Leiterplattenkörper mit einer Oberseite und einer Unterseite aufweist, wobei ein eine Induktivität aufweisendes passives elektronisches Bauelement vorgesehen ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Spannungsversorgungseinrichtung.The invention relates to a printed circuit board, in particular rigid printed circuit board, wherein the printed circuit board has a printed circuit board body having an upper side and a lower side, wherein an inductance exhibiting passive electronic component is provided. Furthermore, the invention relates to a voltage supply device.
Im technischen Gebiet der Elektronik ist bekannt, dass Schaltungen eines elektronischen Systems sich prinzipiell in Halbleiterplattentechnik realisieren lassen. Hierbei werden zur Realisierung von elektronischen Schaltungen Hartpapierplatten oder glasfaserverstärkte Kunststoffharzplatten als Träger für die elektronischen Bauelemente verwendet. Ferner werden die Leiterbahnen durch ein Druckverfahren auf die Platte aufgebracht oder aus einer, z.B. kupferbeschichteten, Platte herausgeätzt. Zur Ausbildung der elektronischen Schaltungen werden die Bauelemente durch Bohrungen der Leiterplatten gesteckt und auf den Leiterbahnen festgelötet.In the technical field of electronics it is known that circuits of an electronic system can be realized in principle in semiconductor plate technology. Here, hard paper plates or glass fiber reinforced plastic resin plates are used as a carrier for the electronic components for the realization of electronic circuits. Furthermore, the printed conductors are applied to the board by a printing process or from a, e.g. copper-plated, plate etched out. To form the electronic circuits, the components are inserted through holes in the circuit boards and soldered onto the tracks.
Darüber hinaus ist bekannt, dass unter Anwendung der Technik der Oberflächenmontage (SMT – Surface Mounted Technology) die oberflächenmontierbaren Bauelemente (SMD – Surface Mounted Devices) auf die Leiterplatte aufgelötet werden.In addition, it is known that the surface mount devices (SMT - Surface Mounted Devices) are soldered onto the circuit board using surface mount technology (SMT).
Ausgehend von diesem Stand der Technik besteht die Aufgabe der Erfindung darin, beispielsweise für eine Spannungsversorgung eine Leiterplatte bereitzustellen, die platzsparend ausgebildet ist, wobei es möglich sein soll, die Leiterplatte kostengünstig herzustellen.Based on this prior art, the object of the invention is, for example, to provide a printed circuit board for a power supply, which is designed to save space, it should be possible to produce the circuit board cost.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Leiterplatte für eine elektronische Schaltung oder für eine Spannungsversorgungseinheit, insbesondere starre Leiterplatte, wobei die Leiterplatte einen Leiterplattenkörper mit einer Oberseite und einer Unterseite aufweist, wobei ein eine Induktivität aufweisendes passives elektronisches Bauelement vorgesehen ist, die dadurch weitergebildet ist, dass der Leiterplattenkörper im Inneren eine Kavität aufweist, wobei das passive Bauelement, vorzugsweise vollständig, in der Kavität angeordnet ist. Insbesondere ist das passive Bauelement bei der fertigen Leiterplatte in der geschlossenen Kavität aufgenommen.This object is achieved by a printed circuit board for an electronic circuit or for a power supply unit, in particular rigid printed circuit board, wherein the printed circuit board has a printed circuit board body with an upper side and a lower side, wherein an inductance exhibiting passive electronic component is provided, which is further developed by the circuit board body has a cavity in the interior, wherein the passive component, preferably completely, is arranged in the cavity. In particular, the passive component is received in the finished circuit board in the closed cavity.
Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, dass beispielsweise bei einer starren Multilayerplatte zwischen den beiden Außenlagen, d.h. Oberseite und Unterseite der Multilayerleiterplatte, ein Hohlraum ausgebildet ist, in dem das passive Bauelement aufgenommen ist. Dadurch, dass das passive Bauelement, z.B. eine Drossel, im Inneren des Leiterplattenkörpers angeordnet ist, wird ein Teil der passiven Bauelemente für die auszubildende Schaltung der Leiterplatte platzsparend im Inneren des Leiterplattenkörpers angeordnet, wobei das im Inneren angeordnete Bauelement entsprechend der vorgesehenen Schaltung auf der Leiterplatte mit weiteren Bauelementen, die auf wenigstens einer Außenseite der starren Leiterplatte vorgesehen sind, verbunden ist. The invention is based on the idea that, for example, in a rigid multilayer plate between the two outer layers, i. Top and bottom of the multilayer printed circuit board, a cavity is formed, in which the passive component is received. By making the passive device, e.g. a choke, is arranged in the interior of the circuit board body, a part of the passive components for the circuit to be formed of the circuit board is arranged to save space inside the circuit board body, wherein the arranged inside the device according to the circuit provided on the circuit board with other components, the at least one Outside the rigid circuit board are provided, is connected.
Dazu ist in einer bevorzugten Ausführungsform der starren Leiterplatte vorgesehen, dass das die Induktivität aufweisende Bauelement als Drossel mit einem Drosselkern ausgebildet ist, wobei der Drosselkern von wenigstens einer Umwicklung umgeben bzw. umwickelt ist. Hierbei ist im Rahmen der Erfindung vorgesehen, dass der Drosselkern von der Umwicklung wenigstens teilweise umwickelt ist, wodurch eine Drosselspule ausgebildet ist, die z.B. im Inneren der Kavität des Leiterplattenkörpers angeordnet ist. In diesem Fall sind die den Drosselkern (unmittelbar) umgebenden Umwicklungen gegenüber dem Drosselkern nicht durch eine oder mehrere Leiterplattenlagen des Leiterplattenkörpers getrennt voneinander angeordnet. Insbesondere ist dabei der Drosselkern als Eisenkern oder Ferritkern ausgebildet.For this purpose, it is provided in a preferred embodiment of the rigid circuit board, that the component having the inductance is designed as a choke with a choke core, wherein the choke core is surrounded or wrapped by at least one wrapping. In this case, it is provided in the invention that the choke core is at least partially wrapped by the winding, whereby a choke coil is formed, which, e.g. is arranged inside the cavity of the printed circuit board body. In this case, the windings surrounding the choke core (immediately) are not arranged opposite to the choke core by one or more printed circuit board layers of the printed circuit board body separated from each other. In particular, the choke core is designed as an iron core or ferrite core.
Des Weiteren ist es in einer Ausgestaltung vorteilhaft, dass der Drosselkern in der Kavität, vorzugsweise ausschließlich und/oder ohne Umwicklung, angeordnet ist. Hierbei wird beispielsweise ausschließlich ein Ferritkern in dem für das passive Bauelement vorgesehenen Hohlraum des Leiterplattenkörpers ohne Wicklung angeordnet, wobei anschließend der Hohlraum mit dem darin angeordneten Ferritkern mit einem Füllmaterial, wie z.B. Harz, ausgegossen wird. Insbesondere ist dabei die Kavität für das passive Bauelement von zwei Leiterplattenlagen einer aus mehreren Leiterplattenlagen bestehenden Multilayerleiterplatte begrenzt. Ferner ist die Kavität bzw. der Hohlraum in einer oder mehreren Leiterplattenlagen der Multilayerleiterplatte ausgebildet bzw. ausgefräst.Furthermore, it is advantageous in one embodiment that the throttle core is arranged in the cavity, preferably exclusively and / or without wrapping. In this case, for example, only a ferrite core in the space provided for the passive component cavity of the circuit board body is arranged without winding, wherein then the cavity with the ferrite core disposed therein with a filler material, such as. Resin, poured out. In particular, the cavity for the passive component is limited by two printed circuit board layers of a multi-layer printed circuit board multilayer printed circuit board. Furthermore, the cavity or cavity is formed or milled out in one or more printed circuit board layers of the multilayer printed circuit board.
Ferner zeichnet sich eine Ausführungsform der Leiterplatte dadurch aus, dass die wenigstens eine Umwicklung für den Drosselkern als eine Leiterbahn der Leiterplatte ausgebildet ist. Aufgrund der Verwendung einer Leiterbahn als Umwicklung für den Drosselkern, z.B. Ferritkern, wird der Aufbau des passiven Bauelements im Leiterplattenkörper sowie innerhalb des Leiterplattenkörpers vereinfacht, da beispielsweise die Verwendung einer eigens für den Drosselkern vorgesehenen Wicklung vermieden wird und im Rahmen der Erfindung wenigstens eine Leiterbahn der Leiterplatte als Umwicklung verwendet oder vorgesehen wird.Furthermore, an embodiment of the printed circuit board is characterized in that the at least one winding for the choke core is formed as a conductor track of the printed circuit board. Due to the use of a trace as a winding for the inductor core, e.g. Ferrite core, the structure of the passive component in the circuit board body and within the board body is simplified because, for example, the use of a specially provided for the inductor winding is avoided and used in the invention at least one trace of the circuit board as wrapping or provided.
Dazu ist es in einer Weiterbildung bevorzugt, wenn die Leiterplatte als Multilayerleiterplatte mit mehreren Leiterplattenlagen ausgebildet ist, wobei der Drosselkern in der Kavität angeordnet oder aufgenommen ist und zwischen den Leiterplattenlagen der Multilayerleiterplatte angeordnet ist, wobei die den Drosselkern unmittelbar umgebenden Leiterplattenlagen als Abdeckung für den Drosselkern ausgebildet sind. Dadurch sind die den in der Kavität aufgenommenen Drosselkern umgebenden Leiterplattenlagen als Abdeckungslagen für den Drosselkern vorgesehen, so dass bei der Herstellung der Leiterplatte in die Kavität (nur) der Drosselkern bzw. der Ferritkern eingelegt wird, wobei die Kavität zwischen zwei Leiterplattenlagen angeordnet wird, die als Abdeckung für den Drosselkern fungieren.For this purpose, it is preferred in a development when the circuit board is designed as a multilayer printed circuit board with a plurality of printed circuit board layers, wherein the choke core arranged in the cavity or is received and disposed between the PCB layers of the multilayer printed circuit board, wherein the core immediately surrounding the reactor circuit board layers are formed as a cover for the throttle core. As a result, the circuit board layers surrounding the choke core accommodated in the cavity are provided as cover layers for the choke core, so that (only) the choke core or the ferrite core is inserted into the cavity during production of the circuit board, the cavity being arranged between two circuit board layers act as cover for the choke core.
Hierbei ist in einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass auf den den Drosselkern umgebenden sowie abdeckenden Leiterplattenlagen der Multilayerleiterplatte wenigstens eine Leiterbahn der Leiterplatte als Wicklung für den Drosselkern auf der vom Drosselkern abgewandten Außenseite der Leiterplattenlagen ausgebildet ist. Dadurch ist wenigstens eine Leiterplattenlage als Abdeckung zwischen der als Wicklung für den Drosselkern und den Drosselkern vorgesehenen Abdeckung ausgebildet.Here, in a preferred embodiment, it is provided that at least one conductor track of the printed circuit board is designed as a winding for the choke core on the outside of the printed circuit board layers facing away from the choke core on the printed circuit board layers surrounding and covering the choke core. As a result, at least one printed circuit board layer is formed as a cover between the cover provided as a winding for the choke core and the choke core.
Darüber hinaus zeichnet sich die Leiterplatte dadurch aus, dass die Kavität als Fräsung in der Leiterplatte oder in wenigstens einer oder mehreren Leiterplattenlagen einer Multilayerleiterplatte ausgebildet ist. In addition, the circuit board is characterized in that the cavity is formed as a milling in the circuit board or in at least one or more PCB layers of a multilayer printed circuit board.
Überdies ist es bei einer Weiterbildung der Leiterplatte vorteilhaft, dass der Drosselkern als Ferritkern ausgebildet ist und/oder dass die Drossel als Entstördrossel ausgebildet ist.Moreover, it is advantageous in a development of the printed circuit board that the choke core is designed as a ferrite core and / or that the choke is designed as suppression choke.
Ferner wird die Aufgabe gelöst durch eine Spannungsversorgungseinrichtung, die mit bzw. unter Verwendung einer Leiterplatte für eine elektronische Schaltung wie voranstehend beschrieben ausgebildet ist. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird auf die obigen Ausführungen hierzu ausdrücklich verwiesen.Further, the object is achieved by a power supply device formed by using an electronic circuit board as described above. To avoid repetition, reference is expressly made to the above statements.
Insgesamt ergibt sich bei der Bereitstellung der erfindungsgemäßen Leiterplatte der Vorteil, dass die Drossel bei der Herstellung der Leiterplatte in einer Kavität des Leiterplattenkörpers eingesetzt wird. Vorteilhafterweise wird dabei in die als Fräsung vorgesehene Kavität im Inneren des Leiterplattenkörpers ein Ferritkern als Drosselkern eingelegt, wobei die Wicklung der bereitgestellten Drossel als Leiterbahn der Leiterplatte ausgeführt ist, wobei zwischen dem im Hohlraum angeordneten Drosselkern und der als Drosselwicklung vorgesehenen Leiterbahn (der Leiterplatte) wenigstens eine Leiterplattenlage auf jeder Seite, d.h. auf der Oberseite und der Unterseite der Kavität, als Abdeckung vorgesehen ist und die als Drosselwicklung vorgesehene Leiterbahn auf den von dem Drosselkern abgerundeten Seiten der die Kavität begrenzenden oder umgebenden Leiterplattenlagen ausgebildet ist. Hierdurch wird bei der Bestückung der Leiterplatte an deren Außenseite mit weiteren Bauelementen eine Leiterplatte mit bereits vorgesehener Drossel im Inneren der Leiterplatte bereitgestellt. Außerdem ist es bevorzugt, dass die Wicklung für den Drosselkern unter Ausbildung von zwei Innenlagen im Leiterplattenkörper ausgeführt ist, wodurch es möglich ist, beispielsweise auf der Oberseite und Unterseite des Leiterplattenkörpers Abschirmungen oder Abschirmungslagen für die Drossel entsprechend vorzusehen oder aufzubringen. Darüber hinaus ist es im Rahmen der Erfindung zusätzlich oder in einer Alternative denkbar, dass zur elektrischen Abschirmung der Drossel Abschirmungslagen zwischen der Wicklung der Drossel und der Außenseite des Leiterplattenkörpers (bzw. Oberseite und/oder Unterseite) ausgebildet sind. Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass eine kleinbauende Leiterplatte für eine Spannungsversorgungseinrichtung beispielsweise für Anwendungen im Automotive-Bereich, bereitgestellt wird. Overall, in the provision of the circuit board according to the invention has the advantage that the choke is used in the manufacture of the circuit board in a cavity of the circuit board body. Advantageously, a ferrite core is inserted as a choke core in the space provided as a milling cavity inside the circuit board body, wherein the winding of the throttle provided is designed as a conductor of the circuit board, wherein between the arranged in the cavity reactor core and provided as a choke winding conductor track (the circuit board) at least a PCB layer on each side, ie on the top and the bottom of the cavity, is provided as a cover and provided as a choke winding conductor is formed on the rounded of the throttle core sides of the cavity limiting or surrounding PCB layers. As a result, a circuit board with already provided throttle inside the circuit board is provided in the assembly of the circuit board on the outside thereof with other components. In addition, it is preferable that the winding for the reactor core is formed by forming two inner layers in the board body, whereby it is possible to appropriately provide or apply, for example, shields or shield layers for the reactor on the top and bottom of the board body. Moreover, it is within the scope of the invention additionally or in an alternative conceivable that the electrical shielding of the throttle shield layers between the winding of the inductor and the outside of the circuit board body (or top and / or bottom) are formed. The advantage of the invention is that a small-sized printed circuit board for a power supply device, for example, for applications in the automotive sector, is provided.
Weitere Merkmale der Erfindung werden aus der Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsformen zusammen mit den Ansprüchen und den beigefügten Zeichnungen ersichtlich. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllen.Further features of the invention will become apparent from the description of embodiments according to the invention together with the claims and the accompanying drawings. Embodiments of the invention may satisfy individual features or a combination of several features.
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei bezüglich aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich auf die Zeichnungen verwiesen wird. Es zeigen:The invention will be described below without limiting the general inventive idea by means of embodiments with reference to the drawings, reference being expressly made to the drawings with respect to all in the text unspecified details of the invention. Show it:
In den Zeichnungen sind jeweils gleiche oder gleichartige Elemente und/oder Teile mit denselben Bezugsziffern versehen, so dass von einer erneuten Vorstellung jeweils abgesehen wird.In the drawings, the same or similar elements and / or parts are provided with the same reference numerals, so that apart from a new idea each.
In
Im Inneren des Leiterplattenkörpers der Leiterplatte
Insbesondere ist die Leiterplatte
Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden sowie auch einzelne Merkmale, die in Kombination mit anderen Merkmalen offenbart sind, werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können durch einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllt sein. All mentioned features, including the drawings alone to be taken as well as individual features that are disclosed in combination with other features are considered alone and in combination as essential to the invention. Embodiments of the invention may be accomplished by individual features or a combination of several features.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Leiterplatte circuit board
- 1212
- Kavität cavity
- 1414
- Ferritkern ferrite
- 1616
- Leiterbahn conductor path
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