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Die Erfindung betrifft eine Leiterplatte mit zumindest einer sich im Inneren der Leiterplatte erstreckenden und in isolierendem Material eingebetteten Leiterbahn.
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Nach dem Stand der Technik sind Mehrschichtleiterplatten bekannt. Trifft ein Überstrom auf eine solche Mehrschichtleiterplatte, kann es zu einer unkontrollierten Zerstörung der Mehrschichtleiterplatte und zu einer Beschädigung benachbarter Bauteile und Leiterbahnen kommen. Das kann verhindert werden, indem Leiterbahnsicherungen auf den Außenlagen der Mehrschichtleiterplatte in den Strompfad eingefügt werden. Solche Leiterbahnsicherungen sind beispielsweise aus der
EP 1 638 125 A1 und der
WO 2008/122309 A1 bekannt. Durch das zusätzliche Vorsehen von Leiterbahnsicherungen auf den Außenlagen entsteht jedoch ein hoher Platzbedarf.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es soll insbesondere eine Leiterplatte bereitgestellt werden, die bei geringem Platzbedarf vor einer unkontrollierten Zerstörung durch Überstrom geschützt ist.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 7.
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Nach Maßgabe der Erfindung weist die Leiterbahn in ersten Abschnitten einen ersten Querschnitt und in zumindest einem zweiten Abschnitt einen zweiten Querschnitt auf. Der zweite Querschnitt ist kleiner als der erste Querschnitt, so dass bei einem Überstrom die Leiterbahn im zweiten Abschnitt unterbrochen wird.
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Unter einem Überstrom wird im Sinne der Erfindung ein elektrischer Strom verstanden, welcher einen Maximalwert übersteigt, für den eine Leiterbahn ausgelegt ist. Solche Maximalwerte sind beispielsweise durch den IPC2221-Standard definiert. Bei einem Überstrom wird in der Leiterbahn so viel Wärme erzeugt, dass die Leiterbahn zumindest teilweise zerstört wird. Es kommt zu einer Unterbrechung der Leiterbahn. Im Sinne der Erfindung entsteht eine durch Überstrom bedingte Unterbrechung der Leiterbahn insbesondere dadurch, dass die Leiterbahn zumindest teilweise schmilzt, verdampft, sublimiert und/oder in einen plasmaförmigen Zustand übergeht.
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Vorzugsweise weist die Leiterbahn in den ersten Abschnitten einen rechteckigen ersten Querschnitt mit einer ersten Breite und ersten Dicke, und im zweiten Abschnitt einen rechteckigen zweiten Querschnitt mit einer zweiten Breite und zweiten Dicke auf. Die erste und die zweite Dicke erstrecken sich dabei in einer Richtung, welche senkrecht zu einer Ober- und Unterseite der Leiterplatte verläuft. Vorzugsweise sind die erste und die zweite Dicke gleich groß.
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Nach Maßgabe der Erfindung ist weiterhin im isolierenden Material in der Nähe des zweiten Abschnitts eine Ausnehmung vorgesehen, so dass beim Unterbrechen der Leiterbahn entstehende Produkte in die Ausnehmung abführbar sind.
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Die Ausnehmung ist zweckmäßigerweise in einem Abstand vom zweiten Abschnitt vorgesehen, welcher geringer als ein vorgegebener Maximalabstand ist. Der Maximalabstand entspricht dem Abstand, bis zu dem die bei der Zerstörung der Leiterbahn entstehenden Produkte in das isolierende Material eindringen. Der Maximalabstand kann dabei von den Materialeigenschaften und vom Querschnitt der Leiterbahn sowie von den Materialeigenschaften des isolierenden Materials abhängen. Die beim Unterbrechen der Leiterbahn entstehenden Produkte können insbesondere Gase, geschmolzenes Material und/oder Plasma umfassen.
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Die erfindungsgemäße Leiterplatte bietet einen effektiven Schutz vor Überstrom und kommt dabei im Vergleich zu einer ungeschützten Leiterplatte im Wesentlichen ohne zusätzlichen Platzbedarf aus.
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Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erstreckt sich die Ausnehmung durch die Leiterplatte hindurch. Die beim Unterbrechen der Leiterbahn entstehenden Produkte können in diesem Fall die Leiterplatte durch die Ausnehmung verlassen. Damit können Folgeschäden innerhalb der Leiterplatte vermieden werden. Zum Schutz vor Umwelteinflüssen kann die Ausnehmung versiegelt sein. Dazu kann die Leiterplatte zusätzlich mit einer Lackschicht überzogen sein. Die Lackschicht ist dabei so dünn auszugestalten, dass die beim Unterbrechen der Leiterbahn entstehenden Produkte die Lackschicht durchdringen und somit die Leiterplatte verlassen können.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Ausnehmung eine Bohrung. Eine Bohrung lässt sich einfach herstellen. Vorzugsweise verläuft die Bohrung in einer Richtung senkrecht zu einer Ober- und Unterseite der Leiterplatte. Es kann beispielsweise in der Nähe eines Mittelabschnitts des zweiten Abschnitts beidseitig jeweils eine solche Bohrung vorgesehen sein. Alternativ oder ergänzend kann auch in der Nähe eines Übergangsbereichs des ersten und zweiten Abschnitts jeweils beidseitig eine solche Bohrung vorgesehen sein. Insbesondere können in der Nähe des zweiten Abschnitts beidseitig jeweils mehrere Bohrungen vorgesehen sein. Dadurch können die beim Unterbrechen der Leiterbahn entstehenden Produkte besonders effektiv in eine oder mehrere der Bohrungen abgeführt werden.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Ausnehmung einen Mindestabstand zu einer ihr benachbarten Leiterbahn auf. Bei zu geringem Abstand zwischen der Ausnehmung und einer ihr benachbarten Leiterbahn könnten die bei der Zerstörung der Leiterbahn entstehenden Produkte in das zwischen der Ausnehmung und der ihr benachbarten Leiterbahn liegende isolierende Material eindringen, dadurch die benachbarte Leiterbahn freilegen und eine leitfähige Verbindung zur benachbarten Leiterbahn ausbilden. Durch das Vorsehen eines Mindestabstands können also Kurzschlüsse und sich aus diesen ergebende Folgeschäden vermieden werden.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Leiterbahn aus Kupfer gebildet. Kupfer ist besonders gut zu verarbeiten und hat einen hohen Leitwert.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das isolierende Material aus Epoxidharz getränkte Glasfasermatten, Polyimid, Teflon oder Aluminiumoxid gebildet. Die Materialien haben einen besonders hohen Isolationswiderstand.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist in das isolierende Material zumindest eine Zwischenschicht eingeschaltet. Die Zwischenschicht verläuft dabei parallel zu einer die Leiterbahn umfassenden Leiterbahnschicht. Die Zwischenschicht kann aus einem anderen isolierenden Material oder dem identischen isolierenden Material gebildet sein.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 schematische Darstellung einer einen ersten und einen zweiten Abschnitt umfassende Leiterbahn,
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2A schematische Teilschnittdarstellung einer ersten Leiterplatte in einer x-z-Ebene,
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2B schematische Teilschnittdarstellung der ersten Leiterplatte in einer x-y-Ebene,
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2C schematische Teilschnittdarstellung der ersten Leiterplatte in einer y-z-Ebene,
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3A schematische Teilschnittdarstellung einer zweiten Leiterplatte in einer x-z-Ebene,
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3B schematische Teilschnittdarstellung der zweiten Leiterplatte in einer x-y-Ebene
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3C schematische Teilschnittdarstellung der zweiten Leiterplatte in einer y-z-Ebene,
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4A schematische Teilschnittdarstellung einer dritten Leiterplatte in einer x-z-Ebene,
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4B schematische Teilschnittdarstellung der dritten Leiterplatte in einer x-y-Ebene
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4C schematische Teilschnittdarstellung der dritten Leiterplatte in einer y-z-Ebene.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer einen ersten Anschnitt 1a und einen zweiten Abschnitt 1b umfassenden Leiterbahn 1. Der erste Abschnitt 1a weist eine erste Breite B1 auf. Der zweite Abschnitt 1b weist eine zweite Breite B2 auf. Die zweite Breite B2 ist kleiner als die erste Breite B1. Durch Vorsehen eines hinreichend kleinen Verhältnisses B2/B1 wird sichergestellt, dass bei einem Überstrom die Leiterbahn 1 nur im zweiten Abschnitt 1b zumindest teilweise zerstört und dadurch unterbrochen wird. L2 bezeichnet eine Länge des zweiten Abschnitts 1b. Ein durch die Leiterbahn 1 fließender Strom durchfließt zunächst einen der in 1 dargestellten ersten Abschnitte 1a, anschließend über die Länge L2 hinweg den zweiten Abschnitt 1b und schließlich den anderen der in 1 dargestellten ersten Abschnitte 1a. Durch Vorsehen einer hinreichend großen Länge L2 des zweiten Abschnitts 1b wird bei einer im zweiten Abschnitt 1b unterbrochenen Leiterbahn 1 sichergestellt, dass auch bei erhöhten Spannungswerten kein elektrisches Durchschlagen zwischen den beiden durch den zweiten Abschnitt 1b getrennten ersten Abschnitten 1a erfolgt.
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Die 2A, 2B und 2C zeigen schematische Schnittdarstellungen eines Teilbereichs einer ersten Leiterplatte 10. Zum besseren Verständnis der Schnittdarstellungen sind die jeweiligen Schnittebenen mit den sie aufspannenden Koordinatenachsen beschriftet. Die x-Achse und die y-Achse spannen die Plattenebenen der Leiterplatte 10 auf, beispielsweise die Oberseite bzw. die Unterseite der Leiterplatte 10. Die z-Achse verläuft senkrecht zu den Plattenebenen der Leiterplatte 10. Die Stapelung der unterschiedlichen Plattenebenen erfolgt also in z-Richtung.
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2A zeigt eine schematische Schnittdarstellung der ersten Leiterplatte 10 in einer x-z-Ebene. Die Schnittebene der 2A ergibt sich aus der Schnittlinie C-C in 2B und der Schnittlinie E-E in 2C. In 2A ist in z-Richtung die gesamte Dicke der ersten Leiterplatte 10 dargestellt. In x-Richtung ist jedoch nur ein Teilbereich der ersten Leiterplatte 10 dargestellt.
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2B zeigt eine schematische Schnittdarstellung der ersten Leiterplatte 10 in der x-y-Ebene, die sich aus der Schnittlinie A-A in 2A und der Schnittlinie F-F in 2C ergibt. In 2B ist sowohl in x-Richtung als auch in y-Richtung nur ein Teilbereich der ersten Leiterplatte 10 dargestellt.
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2C zeigt eine schematische Schnittdarstellung der ersten Leiterplatte 10 in der y-z-Ebene, die sich aus der Schnittlinie B-B in 2A und der Schnittlinie D-D in 2B ergibt. In 2C ist in z-Richtung die gesamte Dicke der ersten Leiterplatte 10 dargestellt. In y-Richtung ist wiederum nur der der Ansicht aus 2B entsprechende Teilbereich der ersten Leiterplatte 10 dargestellt.
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Wie am besten in 2A erkannt wird, umfasst die erste Leiterplatte 10 z. B. sechs Schichten, in denen sich Leiterbahnen 1 befinden. Diese Schichten liegen in x-y-Ebenen und können – wie am besten in 2B erkannt wird – sowohl Leiterbahnen 1, Bereiche aus isolierendem Material 2 und Ausnehmungen 4 umfassen. Für diese Schichten wird im Folgenden der Begriff ”Leiterbahnschichten” verwendet. Vier der sechs Leiterbahnschichten befinden sich im Inneren der ersten Leiterplatte 10. Sie sind in das isolierende Material 2 eingebettet. Die restlichen zwei Leiterbahnschichten befinden sich an den Außenseiten der ersten Leiterplatte 10, nämlich eine davon an der Oberseite und eine an der Unterseite der ersten Leiterplatte 10.
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Wie am besten in 2B erkannt wird, können sich in jeder Leiterbahnschicht mehrere Leiterbahnen 1 befinden. Im dargestellten Bereich verlaufen zwei Leiterbahnen 1 jeweils in x-Richtung. Beide Leiterbahnen 1 weisen jeweils zwischen ersten Bereichen 1a einen zweiten Abschnitt 1b auf. Im zweiten Abschnitt 1b ist die Leiterbahn 1 jeweils weniger breit als in den ersten Abschnitten 1a. Die Leiterbahnen 1 sind jeweils von isolierendem Material 2 umgeben. In der Nähe des zweiten Abschnitts 1b befindet sich jeweils beidseitig eine Ausnehmung 4 im isolierenden Material 2. Die Ausnehmungen 4 sind als in z-Richtung verlaufende Bohrungen ausgestaltet. Die Mittlere der drei dargestellten Ausnehmungen 4 befindet sich jeweils in der Nähe der beiden dargestellten zweiten Abschnitte 1b. Sie ist also jeweils den beiden dargestellten Leiterbahnen 1 zugeordnet.
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Wie am besten in 2C erkannt wird, befinden sich im dargestellten Bereich der ersten Leiterplatte 10 in jeder der vier im Inneren der ersten Leiterplatte 10 liegenden Leiterbahnschichten jeweils zwei Leiterbahnen 1 in einer der 2B entsprechenden Anordnung. Im dargestellten Bereich sind also insgesamt acht Leiterbahnen 1 mit acht zweiten Abschnitten 1b vorgesehen. Der in 2C dargestellte Schnitt schneidet diese Leiterbahnen 1 jeweils im zweiten Abschnitt 1b. Die Ausnehmungen 4 erstrecken sich durch die gesamte Dicke der ersten Leiterplatte 10. Die Ausnehmungen 4 sind dabei vollständig von isolierendem Material 2 umgeben, verlaufen aber jeweils in unmittelbarer Nähe von zweiten Abschnitten 1b von in den verschiedenen Leiterbahnschichten vorgesehen Leiterbahnen 1. Die Mittlere der drei dargestellten Ausnehmungen 4 befindet sich in unmittelbarer Nähe aller acht im dargestellten Bereich befindlichen zweiten Abschnitte 1b. Sie ist also den acht zweiten Abschnitte 1b der acht Leiterbahnen 1 zugeordnet.
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Wie am besten in 2A erkannt wird, umfassen die an den Außenseiten der ersten Leiterplatte 10 befindlichen Leiterbahnschichten Außenleiterbahnen 3. Die an der ersten Leiterplatte 10 vorgesehenen Außenleiterbahnen 3 erstrecken sich nicht bis in die Nähe der im dargestellten Bereich der ersten Leiterplatte 10 befindlichen Ausnehmungen 4. Wie am besten in 2C erkannt wird, befindet sich an den Außenseiten in der Nähe der dargestellten Ausnehmungen 4 ausschließlich isolierendes Material 2.
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Die 3A, 3B und 3C zeigen Schnittdarstellungen eines Bereichs einer zweiten Leiterplatte 20. Zum besseren Verständnis der Schnittdarstellungen werden wie in den 2A, 2B und 2C die die jeweiligen Schnittebenen aufspannenden Koordinatenachsen gezeigt.
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3A zeigt eine schematische Schnittdarstellung der zweiten Leiterplatte 20 in einer x-z-Ebene. Die Schnittebene der 3A ergibt sich aus der Schnittlinie J-J in 3B und der Schnittlinie L-L in 3C. In 3A ist in z-Richtung die gesamte Dicke der zweiten Leiterplatte 20 dargestellt. In x-Richtung ist jedoch nur ein Teilbereich der zweiten Leiterplatte 20 dargestellt.
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3B zeigt eine schematische Schnittdarstellung der zweiten Leiterplatte 20 in der x-y-Ebene, die sich aus der Schnittlinie G-G in 3A und der Schnittlinie M-M in 3C ergibt. In 3B ist sowohl in x-Richtung als auch in y-Richtung nur ein Teilbereich der zweiten Leiterplatte 20 dargestellt.
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3C zeigt eine schematische Schnittdarstellung der zweiten Leiterplatte 20 in der y-z-Ebene, die sich aus der Schnittlinie H-H in 3A und der Schnittlinie K-K in 3B ergibt. In 3C ist in z-Richtung die gesamte Dicke der zweiten Leiterplatte 20 dargestellt. In y-Richtung ist wiederum nur der der Ansicht aus 3B entsprechende Teilbereich der zweiten Leiterplatte 20 dargestellt.
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Die zweite Leiterplatte 20 entspricht im Wesentlichen der ersten Leiterplatte 10. Sie weist die gleiche Dicke wie die erste Leiterplatte 10 auf. Die zweite Leiterplatte 20 umfasst ebenso wie die erste Leiterplatte 10 sechs Leiterbahnschichten und dazwischenliegende Schichten aus isolierendem Material 2. Im Folgenden werden insbesondere die Unterschiede der zweite Leiterplatte 20 im Vergleich zur ersten Leiterplatte 10 erläutert: Wie am besten in 3C erkannt wird, befindet sich in einer der Leiterbahnschichten im dargestellten Bereich keine Leiterbahn. Die weiteren Leiterbahnschichten der zweiten Leiterplatte 20 weisen im dargestellten Bereich eine oder zwei Leiterbahnen 1 auf.
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In der in 3B dargestellten Leiterbahnschicht verlaufen im dargestellten Bereich zwei Leiterbahnen 1 in x-Richtung. Beide Leiterbahnen 1 weisen jeweils zwischen ersten Bereichen 1a einen zweiten Abschnitt 1b auf. Im zweiten Abschnitt 1b ist die Leiterbahn 1 jeweils weniger breit als in den ersten Abschnitten 1a. Die Leiterbahnen 1 sind jeweils von isolierendem Material 2 umgeben. Bei einer der beiden Leiterbahnen 1 befindet sich wie bei den in 2B gezeigten Leiterbahnen 1 in der Nähe des zweiten Abschnitts 1b beidseitig jeweils eine Ausnehmung 4 im isolierenden Material 2. Die Ausnehmungen 4 sind wiederum als in z-Richtung verlaufende Bohrungen ausgestaltet. Der zweite Abschnitt 1b dieser Leiterbahn 1 weist eine größere Länge L2 als die zweiten Abschnitte 1b im Ausführungsbeispiel der 2B auf. Außerdem weisen die Ausnehmungen 4 einen größeren Durchmesser als die Ausnehmungen 4 im Ausführungsbeispiel der 2B auf. Bei der Anderen der beiden in 3B dargestellten Leiterbahnen 1 befinden sich beidseitig jeweils zwei Ausnehmungen 4 im isolierenden Material 2 in der Nähe des zweiten Abschnitts 1b. Die Ausnehmungen 4 sind dabei jeweils in der Nähe eines Übergangsbereichs zwischen dem zweiten Abschnitt 1b und einem der ersten Abschnitte 1a vorgesehen. Die Ausnehmungen 4 sind wiederum als in z-Richtung verlaufende Bohrungen ausgestaltet und weisen einen geringen Durchmesser auf als die in 2B dargestellten Ausnehmungen 4 der ersten Leiterplatte 10 auf.
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Im Unterscheid zu den bei der ersten Leiterplatte 10 dargestellten zweiten Abschnitten 1b liegen die bei der zweiten Leiterplatte 20 dargestellten zweiten Abschnitte 1b nicht in der gleichen y-z-Ebene. Dies äußert sich darin, dass in der für die 3C gewählten Schnittebene (entsprechend der Schnittlinie K-K in 3B) einerseits zweite Abschnitte 1b und andererseits erste Abschnitte 1a liegen. Die beiden in der 3C dargestellten Ausnehmungen 4 sind den in der 3C dargestellten zweiten Abschnitten 1b zugeordnet.
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Wie am besten in 3C erkannt wird, befindet sich an den Außenseiten der zweiten Leiterplatte im dargestellten Bereich jeweils eine Außenleiterbahn 3. Die an der einen Außenseite verlaufende Außenleiterbahn 3 weist im in 3C dargestellten Schnitt einen vierten Abschnitt 3b auf. Die an der anderen Außenseite verlaufende Außenleiterbahn 3 weist im in 3C dargestellten Schnitt einen dritten Abschnitt 3a auf. Eine dritte Breite des dritten Abschnitts 3a ist größer als eine vierte Breite des vierten Abschnitts 3b.
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Die 4A, 4B und 4C zeigen Schnittdarstellungen eines Bereichs einer dritten Leiterplatte 30. Zum besseren Verständnis der Schnittdarstellungen werden wiederum die die jeweiligen Schnittebenen aufspannenden Koordinatenachsen gezeigt.
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4A zeigt eine schematische Schnittdarstellung der dritten Leiterplatte 30 in einer x-z-Ebene. Die Schnittebene der 4A ergibt sich aus der Schnittlinie P-P in 4B und der Schnittlinie R-R in 4C. In 4A ist in z-Richtung die gesamte Dicke der dritten Leiterplatte 30 dargestellt. In x-Richtung ist jedoch nur ein Teilbereich der dritten Leiterplatte 30 dargestellt.
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4B zeigt eine schematische Schnittdarstellung der dritten Leiterplatte 30 in der x-y-Ebene, die sich aus der Schnittlinie N-N in 4A und der Schnittlinie S-S in 4C ergibt. In 4B ist sowohl in x-Richtung als auch in y-Richtung nur ein Teilbereich der dritten Leiterplatte 30 dargestellt.
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4C zeigt eine schematische Schnittdarstellung der dritten Leiterplatte 30 in der y-z-Ebene, die sich aus der Schnittlinie O-O in 4A und der Schnittlinie Q-Q in 4B ergibt. In 4C ist in z-Richtung die gesamte Dicke der dritten Leiterplatte 20 dargestellt. In y-Richtung ist wiederum nur der der Ansicht aus 4B entsprechende Teilbereich der dritten Leiterplatte 30 dargestellt.
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Die dritte Leiterplatte 30 entspricht im Wesentlichen der ersten Leiterplatte 10. Sie weist die gleiche Dicke wie die erste Leiterplatte 10 auf. Die dritte Leiterplatte 30 umfasst ebenso wie die erste Leiterplatte 10 sechs Leiterbahnschichten und dazwischenliegende Schichten aus isolierendem Material 2. Im Folgenden werden insbesondere die Unterschiede der dritten Leiterplatte 30 im Vergleich zur ersten Leiterplatte 10 erläutert: Wie am besten in 4A erkannt wird, ist in jeder zwischen zwei benachbarten Leiterbahnschichten liegenden Schicht aus isolierendem Material 2 jeweils eine Zwischenschicht 5 vorgesehen. Die Zwischenschichten 5 verlaufen jeweils parallel zu den Leiterbahnschichten. Die Zwischenschichten 5 erstrecken sich vorzugsweise jeweils über die vollständige Erstreckung der dritten Leiterplatte 30 in der x-y-Ebene und zerteilen dabei jeweils die zwischen zwei benachbarten Leiterbahnschichten liegende Schicht aus isolierendem Material 2 in zwei voneinander getrennte Bereiche. Die Zwischenschichten 5 sind vorzugsweise aus einem vom isolierenden Material 2 verschiedenen Material gebildet. Besonders vorzugsweise bestehen die Zwischenschichten 5 aus einem weiteren isolierenden Material.
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Wie am besten in 4C erkannt wird, erstrecken sich die Ausnehmungen 4 der dritten Leiterplatte 30 nicht nur durch das isolierende Material 2, sondern auch durch die Zwischenschichten 5.
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Wie ein Vergleich zwischen 2B und 4B zeigt, weisen die Leiterbahnschichten der ersten Leiterplatte 10 und der dritten Leiterplatte 30 die gleiche Schnittansicht auf. Die Anordnung der Leiterbahnen 1 und Ausnehmungen 4 innerhalb einer Leiterbahnschicht kann unabhängig vom Vorhandensein von Zwischenschichten 5 ausgestaltet werden.
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Die in den 2A, 2B und 2C dargestellte erste Leiterplatte 10, die in den 3A, 3B und 3C dargestellte zweite Leiterplatte 20 sowie die in den 4A, 4B und 4C dargestellte dritte Leiterplatte 30 sind drei Ausführungsbeispiele aus einer Vielzahl von verschiedenen möglichen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen. Dabei kommen sowohl Kombinationen von Merkmalen der ersten 10, zweiten 20 und dritten Leiterplatte 30 als auch Variationen der Merkmale in Betracht. Im Inneren der Leiterplatte können sich eine Leiterbahnschicht oder mehrere Leiterbahnschichten befinden. Im Inneren der Leiterplatte können sich insbesondere mehr als die vier jeweils bei der ersten 10, der zweite 20 und der dritten Leiterplatte 30 vorgesehenen Leiterbahnschichten befinden. Eine oder beide Außenseiten der Leiterplatte, das heißt die Oberseite und/oder die Unterseite der Leiterplatte, können auch ohne Leiterbahnschicht ausgestaltet sein. Weiterhin kann der Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Leiterbahnschichten variieren. Die Schichten aus isolierendem Material 2 zwischen den Leiterbahnschichten können also unterschiedlich dick ausgestaltet sein. In den einzelnen Leiterbahnschichten können eine oder mehrere Leiterbahnen 1 vorgesehen sein. Selbstverständlich können die Leiterbahnen 1 auch andere als die in den Figuren dargestellten geraden Verläufe aufweisen. Insbesondere können die Leiterbahnen 1 Krümmungen, beispielsweise in Form von Ellipsenbögen, Abzweigungen und/oder Knicke aufweisen. Zumindest eine Leiterbahn 1 kann auch mehrere zweite Abschnitte 1b aufweisen. Selbstverständlich können zusätzlich auch weitere Leiterbahnen vorgesehen sein, welche keine zweite Abschnitte aufweisen.
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Verschiedene zweite Abschnitte 1b können unterschiedliche zweite Breiten B2 und Längen L2 aufweisen. Mit hinreichend kleinen Verhältnissen von B2/B1 ist jedoch sicherzustellen, dass Überströme zu einer zumindest teilweisen Zerstörung der Leiterbahnen 1 ausschließlich in zweiten Abschnitten 1b führen. Weiterhin können die Durchmesser der Ausnehmungen 4 und deren Abstand zu den zugeordneten zweiten Abschnitten 1b variieren, soweit sichergestellt ist, dass beim Schmelzen und/oder Verdampfen eines zweiten Abschnitts 1b infolge eines Überstroms entstehende Produkte in die Ausnehmungen 4 abführbar sind. Weiterhin können in der Nähe eines zweiten Abschnitts 1b beispielsweise nur auf einer Seite des zweiten Abschnitts 1b eine oder mehrere Ausnehmungen 4 angeordnet sein. In der Nähe eines zweiten Abschnitts 1b können alternativ auf beiden Seiten des zweiten Abschnitts 1b jeweils eine oder mehrere Ausnehmungen 4 angeordnet sein. Die Anzahl der Ausnehmungen 4 in der Nähe des zweiten Abschnitts 1b kann sich dabei auch auf den beiden Seiten des zweiten Abschnitts 1b unterscheiden.
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Zu einer Ausnehmung 4 können mehrere in der gleichen Leiterbahnschicht befindliche zweite Abschnitte 1b von Leiterbahnen 1 zugeordnet sein (siehe 2B bzw. 4B). Weiterhin können einer Ausnehmung 4 zweite Abschnitte 1b von in verschiedenen Leiterbahnschichten vorgesehenen Leiterbahnen 1 zugeordnet sein, wobei aber der Ausnehmung 4 in den einzelnen Leiterbahnschichten höchstens ein zweiter Abschnitt 1b zugeordnet ist (siehe 3B und 3C). Insbesondere können einer Ausnehmung 4 sowohl mehrere in der gleichen Leiterbahnschicht befindliche zweite Abschnitte 1b als auch mehrere in verschiedenen Leiterbahnschichten vorgesehene zweite Abschnitte 1b zugeordnet sein (siehe 2C bzw. 4C).
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In der Leiterplatte können eine oder mehrere Zwischenschichten 5 vorgesehen sein. Insbesondere kann nur zwischen bestimmten benachbarten Leiterbahnschichten jeweils eine Zwischenschicht 5 vorgesehen sein. Beispielsweise kann nur zwischen den an der Außenseite der Leiterplatte befindlichen Leiterbahnschichten und den dazu jeweils benachbarten Leiterbahnschichten im Inneren der Leiterplatte jeweils eine Zwischenschicht 5 vorgesehen sein. Alternativ dazu kann nur zwischen den im Inneren der Leiterplatte befindlichen Leiterbahnschichten jeweils eine Zwischenschicht 5 vorgesehen sein. Verschiedene Zwischenschichten 5 können aus unterschiedlichem Material gebildet sein. Zwischen zwei benachbarten Leiterbahnschichten können auch mehrere Zwischenschichten 5 aus verschiedenem Material vorgesehen sein.
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Die Funktion der in den Ausführungsbeispielen beschriebenen Leiterplatten ist wie folgt:
Die Leiterbahnen 1 weisen jeweils in den zweiten Abschnitten 1b einen geringeren Querschnitt als in den ersten Abschnitten 1a auf. Wird ein Überstrom durch eine der Leiterbahnen 1 geleitet, kommt es zu einem Schmelzen und/oder Verdampfen der Leiterbahn 1 im zweiten Abschnitt 1b. Das Schmelzen und/oder Verdampfen der Leiterbahn 1 im zweiten Abschnitt 1b kann schlagartig erfolgen. Das Material des zweiten Abschnitts 1b kann in einen plasmaförmigen Zustand übergehen. Der zweite Abschnitt 1b wird infolge des Überstroms zumindest teilweise zerstört und für weiteren Stromfluss unterbrochen. Der zweite Abschnitt 1b bildet also eine Sicherung in der Leiterbahn 1.
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Beim Schmelzen und/oder Verdampfen können als Produkte insbesondere Flüssigkeiten, Gase und/oder Plasmen entstehen. Diese Produkte beanspruchen ein größeres Volumen als das ursprüngliche Material der Leiterbahn 1 im zweiten Abschnitt 1b. Durch das Vorsehen der Ausnehmungen 4 in der Nähe der zweiten Abschnitte 1b wird ein Delaminieren der Leiterplatte infolge eines Überstroms durch die beim Schmelzen und/oder Verdampfen entstehenden Produkte vermieden. Die entstehenden Produkte durchdringen das isolierende Material 2 in der Umgebung des zweiten Abschnitts 1b und treten in eine oder mehrere der Ausnehmungen 4 ein. Erstrecken sich die Ausnehmungen 4 bis zu einer oder bis zu beiden Außenseiten der Leiterplatte, können die entstehenden Produkte durch die Ausnehmungen 4 ganz oder teilweise aus der Leiterplatte abgeführt werden.
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Bei einem plötzlichen Überstrom kommt es zu einem schlagartigen Schmelzen und/oder Verdampfen des zweiten Abschnitts 1b direkt am Übergang zwischen dem ersten 1a und zweiten Abschnitt 1b. Für diesen Fall erweist sich die in 3B dargestellte Anordnung von beidseitig jeweils zwei Ausnehmungen 4, von denen sich jeweils eine in der Nähe der jeweiligen Übergänge zwischen ersten 1a und zweiten Abschnitten 1b befindet, als besonders vorteilhaft. Durch diese Anordnung ist der von den beim Schmelzen und/oder Verdampfen entstehenden Produkten bis zu den Ausnehmungen 4 zu überwindende Weg durch isolierendes Material 2 besonders kurz.
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Wie insbesondere in 3C gezeigt ist, können auch an den Außenseiten der Leiterplatte Leiterbahnsicherungen, das heißt Außenleiterbahnen 3 mit abschnittsweise vermindertem Querschnitt, vorgesehen sein. Die Außenleiterbahnen 3 können in entsprechender Anordnung vorgesehen sein, wie die Leiterbahnen 1 im Inneren der Leiterplatte. Den Ausnehmungen 4 kommt dabei jedoch keine Funktion bei einem Schmelzen und/oder Verdampfen der vierten Abschnitte 3b zu. Die dabei entstehenden Produkte können sich unabhängig von den Ausnehmungen 4 in Richtung eines Äußeren der Leiterplatte ausdehnen. Daher können die vierten Abschnitte 3b der Außenleiterbahnen 3 unabhängig angeordnet sein von den zweiten Abschnitten 1b der Leiterbahnen 1 im Inneren der Leiterplatte und von den diesen zugeordneten Ausnehmungen 4. Bei der Ausgestaltung der Außenleiterbahnen 3 kann auch deren höhere Stromtragfähigkeit im Vergleich zu den Leiterbahnen 1 im Inneren der Leiterplatte, das heißt die Fähigkeit bei gleichem Querschnitt und gleichem Material einen höheren Strom führen zu können, berücksichtigt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Leiterbahn
- 1a
- erster Abschnitt
- 1b
- zweiter Abschnitt
- 2
- isolierendes Material
- 3
- Außenleiterbahn
- 3a
- dritter Abschnitt
- 3b
- vierter Abschnitt
- 4
- Ausnehmung
- 5
- Zwischenschicht
- 10
- erste Leiterplatte
- 20
- zweite Leiterplatte
- 30
- dritte Leiterplatte
- B1
- erste Breite
- B2
- zweite Breite
- L2
- Länge des zweiten Abschnitts
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1638125 A1 [0002]
- WO 2008/122309 A1 [0002]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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