DE102015215084A1

DE102015215084A1 - Dichtung für Vias

Info

Publication number: DE102015215084A1
Application number: DE102015215084.4A
Authority: DE
Inventors: Huriye Cengiz; Michael Schwab; Ulrich Schmidt; Michael Arnegger
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2015-08-07
Filing date: 2015-08-07
Publication date: 2017-02-09

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einer ersten Leiterplatte (101), einer zweiten Leiterplatte (103), mindestens einem Einpressstift (105) und mindestens einem Dichtelement (107); wobei die erste Leiterplatte (101) eine erste Durchkontaktierung (109) und die zweite Leiterplatte (103) eine zweite Durchkontaktierung (111) aufweist; wobei der Einpressstift (105) ausgebildet ist, in die erste Durchkontaktierung (109) eingepresst und/oder mit der ersten Durchkontaktierung (109) verlötet zu werden und in die zweite Durchkontaktierung (111) eingepresst und/oder mit der der zweiten Durchkontaktierung (109) verlötet zu werden, sodass der Einpressstift (105) die erste Durchkontaktierung (109) und die zweite Durchkontaktierung (111) elektrisch leitend miteinander verbindet; und wobei die Dichtung (107) ausgebildet ist, die erste Durchkontaktierung (109) und die zweite Durchkontaktierung (111) gegenüber einem zwischen der ersten Leiterplatte (101) und der zweiten Leiterplatte (103) verlaufenden Spalt (113) abzudichten. Das Dichtelement (107) ist zwischen der ersten Leiterplatte (101) und der zweiten Leiterplatte (103) verspannt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Aus dem Stand der Technik sind Anordnungen mit einer ersten Leiterplatte, einer zweiten Leiterplatte und Einpressstiften bekannt. Die erste Leiterplatte und die zweite Leiterplatte weisen jeweils Durchkontaktierungen auf, die mit den Einpressstiften elektrisch leitend verbunden werden.
Zum Abdichten der Durchkontaktierungen wird gemäß dem Stand der Technik Vergussmasse verwendet. Diese wird im flüssigen Zustand aufgetragen und härtet anschließend aus. So lange die Vergussmasse noch nicht ausgehärtet ist, kann sie fließen. Dies ist problematisch, da nicht gewährleistet ist, dass die Vergussmasse an ihrem Bestimmungsort verbleibt. Fließt etwa die Vergussmasse in den Bereich der Durchkontaktierungen und Einpressstifte, kann sich zwischen deren Kontaktflächen eine isolierende Schicht ausbilden. Darüber hinaus unterliegt die Vergussmasse einem Alterungsprozess, so dass bei längerfristiger Verwendung eines Produkts die Abdichtung der Durchkontaktierungen gefährdet ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Durchkontaktierungen von Leiterplatten unter Umgehung der den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen innewohnenden Nachteile abzudichten. Insbesondere soll die Prozesssicherheit bei der Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung mittels der Durchkontaktierungen sowie die Haltbarkeit der Abdichtungen verbessert werden.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Anordnung nach Anspruch 1. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen enthalten.
Die Anordnung umfasst eine erste Leiterplatte, eine zweite Leiterplatte, mindestens ein Einpressstift und mindestens ein Dichtelement.
Eine Leiterplatte, auch als Leiterkarte, Platine oder gedruckte Schaltung bezeichnet, ist ein mit elektronischen Bauteilen bestückter Träger. Die elektronischen Bauteile sind auf dem Träger angebracht und mittels Leiterbahnen, die auf dem Träger verlaufen, elektrisch leitend verbunden. Der Träger besteht aus einem elektrisch isolierenden Material.
Als Einpressstift wird im Bereich der Einpresstechnik ein Stift verstanden, der aus elektrisch leitfähigen Material besteht und in ein Loch eingepresst werden kann, so dass zwischen dem Einpresskontakt und einer in dem Loch angeordneten Kontaktfläche eine elektrisch leitende Verbindung zustande kommt. Im Falle der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei dem Loch um eine Durchkontaktierung.
Als Durchkontaktierung, auch Durchsteiger oder Via genannt, wird gemeinhin eine elektrische Verbindung zwischen mehreren Leiterbahnen einer Leiterplatte bezeichnet. Die Verbindung verläuft orthogonal zu den Leiterbahnen. Im Falle der vorliegenden Erfindung sind die Durchkontaktierungen als metallisierte Bohrungen ausgeführt. Es handelt sich also jeweils um eine Bohrung in einer Leiterplatte, deren Wandlung mindestens teilweise von einem elektrisch leitfähigen Material, etwa von einem Metall, überzogen ist. Das leitfähige Material ist elektrisch leitend mit einer Leiterbahn der Leiterplatte verbunden. Vorzugsweise ist der Träger der Leiterplatte mit der Bohrung versehen. Eine Durchkontaktierung kann als Durchgangsbohrung oder als Sackloch (Blind Via) ausgeführt sein.
Die erste Leiterplatte der erfindungsgemäßen Anordnung weist eine erste Durchkontaktierung auf, die zweite Leiterplatte eine zweite Durchkontaktierung. Der Einpressstift ist ausgebildet, in die erste Durchkontaktierung und/oder mit der ersten Durchkontaktierung verlötet zu werden und in die zweite Durchkontaktierung und/oder mit der zweiten Durchkontaktierung verlötet zu werden, so dass der Einpressstift die erste Durchkontaktierung und die zweite Durchkontaktierung elektrisch leitend miteinander verbindet. Es bestehen also ein erster elektrisch leitender Kontakt zwischen dem Einpressstift und der ersten Durchkontaktierung bzw. dem elektrisch leitenden Material der ersten Durchkontaktierung und ein zweiter elektrisch leitender Kontakt zwischen dem Einpressstift und der zweiten Durchkontaktierung bzw. dem elektrisch leitenden Material der zweiten Durchkontaktierung. Somit stellt der Einpressstift eine elektrisch leitende Verbindung zwischen einer ersten Leiterbahn der ersten Leiterplatte, die elektrisch leitend mit der ersten Durchkontaktierung verbunden ist und einer zweiten Leiterbahn der zweiten Leiterplatte, die elektrisch leitend mit der zweiten Durchkontaktierung verbunden ist, her.
Weiterhin verlaufen, wenn der Einpressstift in die erste Durchkontaktierung und die zweite Durchkontaktierung eingepresst ist, sind erste Leiterplatte und die zweite Leiterplatte äquidistant bzw. parallel zueinander ausgerichtet. Zwischen der ersten Leiterplatte und der zweiten Leiterplatte verläuft dabei ein Spalt. Die Dichtung ist ausgebildet, die erste Durchkontaktierung und die zweite Durchkontaktierung gegenüber diesem Spalt abzudichten. Das bedeutet, dass die Dichtung das Eindringen eines Mediums aus dem Spalt in die erste Durchkontaktierung und die zweite Durchkontaktierung verhindert. Vorzugsweise dichtet die Dichtung die erste Durchkontaktierung und die zweite Durchkontaktierung gegenüber dem Eindringen von Flüssigkeiten und/oder Feststoffpartikeln, etwa um Öl, Wasser, Verguss, Schmutz oder Gas, ab.
Erfindungsgemäß ist das Dichtelement zwischen der ersten Leiterplatte und der zweiten Leiterplatte verspannt. Dies bedeutet, dass ein Lastpfad zwischen der ersten Leiterplatte und der zweiten Leiterplatte durch das Dichtelement verläuft. Dabei wirkt eine erste, von dem Dichtelement aufgebrachte Kraft auf die erste Leiterplatte. Eine zweite, von dem Dichtelement aufgebrachte Kraft wirkt auf die zweite Leiterplatte. Die erste Kraft und die zweite Kraft sind einander entgegen gerichtet. Die erste Kraft bewirkt, dass das Dichtelement gegen die erste Leiterplatte verspannt wird. Entsprechend bewirkt die zweite Kraft, dass das Dichtelement gegen die zweite Leiterplatte verspannt wird. Durch die Verspannung des Dichtelements kommt zwischen der ersten Leiterplatte und dem Dichtelement sowie zwischen der zweiten Leiterplatte und dem Dichtelement jeweils eine kraftschlüssige Verbindung zustande.
Die erfindungsgemäße Anordnung ist von Vorteil, da Dichtelemente aus dem Steckerbereich auch Seals genannt, verwendet werden können.
Im Unterschied zu den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen, bei denen Vergussmasse urgeformt wird, können elastisch verformbare Materialien für das Dichtelement verwendet werden. So kann das Dichtelement in einer bevorzugten Weiterbildung aus einem Elastomer, etwa einem Vulkanisat von Naturkautschuk oder Silikonkautschuk bestehen.
In einer bevorzugten Weiterbildung besteht zwischen dem Dichtelement und der ersten Leiterplatte eine erste Kontaktfläche und zwischen dem Dichtelement und der zweiten Leiterplatte eine zweite Kontaktfläche. Ein durch die Verspannung des Dichtelements erzeugter Druck wirkt jeweils in der ersten Kontaktfläche und in der zweiten Kontaktfläche.
Die erste Kontaktfläche und die zweite Kontaktfläche sind dichtend. So können in dem Spalt zwischen der ersten Leiterplatte und der zweiten Leiterplatte befindliche Medien weder die erste Kontaktfläche noch die zweite Kontaktfläche passieren.
Vorzugsweise besteht zwischen dem Dichtelement und der ersten Leiterplatte sowie zwischen dem Dichtelement und der zweiten Leiterplatte jeweils genau eine Kontaktfläche.
Die Weiterbildung sieht vor, dass die erste Kontaktfläche die erste Durchkontaktierung und die zweite Kontaktfläche die zweite Durchkontaktierung jeweils vollständig umschließt. Dies bedeutet, dass die erste Kontaktfläche entlang eines Vollwinkels um die erste Durchkontaktierung herum verläuft, die zweite Kontaktfläche entlang eines Vollwinkels um die zweite Durchkontaktierung herum.
Um eine vollständige Abdichtung zu gewährleisten, umschließt in einer darüber hinaus bevorzugten Weiterbildung das Dichtelement den Einpressstift vollständig. Dies bedeutet, dass das Dichtelement in entlang eines Vollwinkels um den Einpressstift herum verläuft.
Auch kann die erste Leiterplatte mindestens ein Sackloch aufweisen, welches das Dichtelement mindestens teilweise aufnimmt. Mindestens ein Teil des Dichtelementes kann also in das Sackloch eingebracht werden. Das Sackloch ist so angeordnet, dass die erste Durchkontaktierung in das Sackloch mündet. Durch das mindestens teilweise in dem Sackloch befindliche Dichtelement lässt sich eine verbesserte Abdichtung erreichen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in den Figuren dargestellt. Dabei kennzeichnen übereinstimmende Bezugszeichen gleich oder funktionsgleiche Merkmale. Im Einzelnen zeigt:
1 das Anbringen einer Dichtung für ein Presskontakt; und
2 eine Dichtung mit Sackloch.
1 veranschaulicht, wie eine erste Leiterplatte 101 und eine zweite Leiterplatte 103 mittels eines Einpressstifts 105 und einer Dichtung 107 elektrisch leitend verfügt werden. Die erste Leiterplatte 101 ist mit einer ersten Durchkontaktierung 109 versehen, die zweite Leiterplatte 103 mit einer zweiten Durchkontaktierung 111.
Die Dichtung 107 weist eine durchgehende Aussparung auf, in die der Einpressstift 105 eingesteckt wird. Der Einpressstift 105 wiederum wird in die erste Durchkontaktierung 109 eingepresst. Dabei ist es unerheblich, ob zunächst der Einpressstift 105 und die Dichtung 107 miteinander verfügt werden und anschließend zusammen in die erste Durchkontaktierung 109 eingepresst werden, oder ob zunächst der Einpressstift 105 ohne die Dichtung 107 in die erste Durchkontaktierung 109 eingepresst wird und die Dichtung 107 anschließend auf den in der ersten Durchkontaktierung 109 befindlichen Einpressstift 105 aufgesetzt wird.
Der Einpressstift 105 wird anschließen auch in die zweite Durchkontaktierung 111 eingepresst. Hierdurch wird die Dichtung 107 zwischen der ersten Leiterplatte 101 und der zweiten Leiterplatte 103 verspannt. Es kommt dabei zu einer elastischen Verformung der Dichtung 107.
Die zweite Platine 103 kann gemäß 2 mit einem Sackloch 201 versehen sein. In dem Sackloch 201 befindet sich eine Mündung der zweiten Durchkontaktierung 111. Das Sackloch 201 dient dazu, die Dichtung 107 aufzunehmen.
Bezugszeichenliste

101: erste Leiterplatte
103: zweite Leiterplatte
105: Einpressstift
107: Dichtung
109: erste Durchkontaktierung
111: zweite Durchkontaktierung
113: Spalt
201: Sackloch

Claims

Anordnung mit einer ersten Leiterplatte (101), einer zweiten Leiterplatte (103), mindestens einem Einpressstift (105) und mindestens einem Dichtelement (107); wobei die erste Leiterplatte (101) eine erste Durchkontaktierung (109) und die zweite Leiterplatte (103) eine zweite Durchkontaktierung (111) aufweist; wobei der Einpressstift (105) ausgebildet ist, in die erste Durchkontaktierung (109) eingepresst und/oder mit der ersten Durchkontaktierung (109) verlötet zu werden und in die zweite Durchkontaktierung (111) eingepresst und/oder mit der der zweiten Durchkontaktierung (109) verlötet zu werden, sodass der Einpressstift (105) die erste Durchkontaktierung (109) und die zweite Durchkontaktierung (111) elektrisch leitend miteinander verbindet; wobei die Dichtung (107) ausgebildet ist, die erste Durchkontaktierung (109) und die zweite Durchkontaktierung (111) gegenüber einem zwischen der ersten Leiterplatte (101) und der zweiten Leiterplatte (103) verlaufenden Spalt (113) abzudichten; dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (107) zwischen der ersten Leiterplatte (101) und der zweiten Leiterplatte (103) verspannt ist.
Anordnung nach Anspruch 1; dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (107) aus einem Elastomer besteht.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Dichtelement (107) und der ersten Leiterplatte (101) eine erste Kontaktfläche besteht; wobei zwischen dem Dichtelement (107) und der zweiten Leiterplatte (103) eine zweite Kontaktfläche besteht; wobei die erste Kontaktfläche die erste Durchkontaktierung (109) vollständig umschließt; und wobei die zweite Kontaktfläche die zweite Durchkontaktierung (111) vollständig umschließt.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (107) den Einpressstifts (105) vollständig umschließt.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, dass die erste Leiterplatte (101) mindestens ein Sackloch (201) aufweist; wobei die erste Durchkontaktierung (109) in das Sackloch (201) mündet; wobei das Sackloch (201) das Dichtelement (107) mindestens teilweise aufnimmt.