-
Die Erfindung betrifft ein elektronisches Bauteil mit einer Mehrschicht-Leiterplatte, einem Leiterplatten-Gehäuse und einer Kondensator-Entstörungsanordnung.
-
-
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bauteil der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass die Ableitung hochfrequenter Störsignale verbessert und unerwünschte Impedanzen vermieden sind. Weiterhin sollen nach Möglichkeit Kondensatoren mit breitem Frequenz-Wirkspektrum bereitgestellt werden.
-
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch ein elektronisches Bauteil mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
-
Die Leiterplatten-Schicht-Elektrode eines Entstör-Kondensators der Kondensator-Entstörungsanordnung ist als Abschnitt einer der leitenden Schichten der Mehrschicht-Leiterplatte ausgeführt. Die erfindungsgemäß ausgeführten Entstör-Kondensatoren haben keine separat, zum Beispiel nach außerhalb der Mehrschicht-Leiterplatte herausgeführte Elektroden. Zusätzlich zu einem solchen, erfindungsgemäßen Entstör-Kondensator mit Leiterplatten-Schicht-Elektrode kann auch mindestens ein weiterer Entstör-Kondensator mit diskreter und insbesondere aus der Mehrschicht-Leiterplatte herausgeführter Leiterplatten-Elektrode zum Einsatz kommen. Derartige weitere Entstör-Kondensatoren können als Surface Mounted Devices (SMD) oder als Through-Hole-Technology (THT) Kondensatoren ausgeführt sein. Erfindungsgemäße und nicht erfindungsgemäße Entstör-Kondensatoren können also miteinander kombiniert werden. Durch die Kondensator-Entstörungsanordnung werden in dem elektronischen Bauteil sowie in dessen Systemumgebung hochfrequente Störungen, d.h. Störungen mit einer Frequenz > 1MHz, aus der Mehrschicht-Leiterplatte herausgeführt oder in die Mehrschicht-Leiterplatte hinein niederimpedant, d.h. mit Impedanzen > 100 Milli-Ohm, abgeführt.
-
Die erfindungsgemäßen Entstör-Kondensatoren können mit geringem Abstand zu einer Kontaktstelle zwischen einem Gehäuse-Potential und einem Potential einer leitenden Schicht der Mehrschicht-Leiterplatte angeordnet sein. Ein hochfrequentes Störsignal kann dann auf kurzem Wege abgeleitet werden.
-
Parasitäre Eigenschaften der erfindungsgemäßen Entstör-Kondensatoren, insbesondere störende Impedanzen, sind vermieden. Auch örtlich begrenzte hochfrequente Störsignale können niederimpedant abgeleitet werden. Die erfindungsgemäßen Entstör-Kondensatoren können insbesondere direkt in die Kontaktstelle zwischen dem Gehäuse-Potential und dem jeweiligen Leiterschicht-Potential der Mehrschicht-Leiterplatte platziert werden.
-
Eine Elektroden-Durchtrittsöffnung der Gehäuse-Elektrode gemäß Anspruch 2 ermöglicht eine sichere Befestigung der Mehrschicht-Leiterplatte am Leiterplaaten-Gehäuse. Ein leitfähig ausgeführtes Befestigungselement ist ausgebildet, durch die Elektroden-Durchtrittsöffnung der Gehäuse-Elektrode zu treten und somit eine Befestigung der Mehrschicht-Leiterplatte am Leiterplatten-Gehäuse zu ermöglichen.
-
Eine Integration der Gehäuse-Elektrode nach Anspruch 3 ermöglicht eine besonders vorteilhafte Anordnung des Entstör-Kondensators. Die Gehäuse-Elektrode kann ihrerseits als Abschnitt der Leiterplattenschicht ausgeführt sein.
-
Mehrere Entstör-Kondensatoren nach Anspruch 4 sorgen für eine besonders wirksame Entstörung des Bauteils. Die mehreren Entstör-Kondensatoren können sich hinsichtlich ihres Wirkspektrums ergänzen.
-
Eine Anordnung nach Anspruch 5 führt zu mehreren Gehäuse-Elektroden auf dem Potential des Leiterplatten-Gehäuses.
-
Unterschiedliche radiale Erstreckungen der Gehäuse-Elektroden nach Anspruch 6 führen zu Entstör-Kondensatoren, die sich hinsichtlich ihrer Wirkung ergänzen. Der Befestigungsbolzen kann als Befestigungsschraube ausgeführt sein.
-
Symmetrische Kondensator-Anordnungen nach den Ansprüchen 7 und 8 sowie eine unsymmetrische Kondensatoranordnung nach Anspruch 9 haben sich je nach Entstör-Anforderung als besonders geeignet herausgestellt. Eine gezielt unsymmetrische Entstör-Kondensatoranordnung sorgt beispielsweise für eine verbesserte Diversität von Kapazitätswerten.
-
Eine Ausgestaltung als Plattenkondensator nach Anspruch 10 ist in der Herstellung besonders kostengünstig. Alternativ können die Entstör-Kondensatoren auch als Flächen- oder Leitungskondensatoren ausgeführt sein.
-
Ein flächenmäßiger Überlapp nach Anspruch 11 sorgt für einen besonders einfachen Aufbau der Entstör-Kondensatoren.
-
Eine Gehäuse-Elektrode nach Anspruch 12 führt zur Möglichkeit eines Entstör-Kondensators mit besonders großer Kapazität.
-
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt einen gebrochenen Schnitt durch ein elektronisches Bauteil.
-
Ein elektronisches Bauteil 1 umfasst eine Mehrschicht-Leiterplatte 2. Die Mehrschicht-Leiterplatte 2 ist als Printed Circuit Board (PCB) ausgeführt. Letztere hat eine Mehrzahl N von leitfähigen Schichten L1, L2, ...(L(N)), die als Kupferlagen ausgeführt sind. Insgesamt liegen also N Leiterplattenschichten L vor. Zwischen jeweils zwei benachbarten leitfähigen Schichten Ln, Ln+1 ist jeweils eine Isolationsschicht 3 aus einem Dielektrikum angeordnet.
-
Über ein Befestigungselement 4 in Form einer Befestigungsschraube mit einem Schraubbolzen 5 ist die Mehrschicht-Leiterplatte 2 an einem Leiterplatten-Gehäuse 6 des Bauteils 1 befestigt. Das Befestigungselement 4 ist leitfähig mit dem Leiterplatten-Gehäuse 6 verbunden.
-
Jede der Leiterplattenschichten Ln weist mindestens einen Gehäuse-Elektrodenabschnitt 7 n und einen Leiterplatten-Elektrodenabschnitt 8 n auf, wobei der Index n von 1 bis zur Gesamtzahl N der Leiterplattenschichten Ln läuft.
-
Die Gehäuse-Elektrodenabschnitte 7 n liegen auf dem elektrischen Potential des Gehäuses 6. Die Leiterplatten-Elektrodenabschnitte 8 n liegen auf dem elektrischen Potential der Mehrschicht-Leiterplatte 2.
-
Das Bauteil 1 hat eine Kondensator-Entstörungsanordnung 9 zum Ableiten von Störsignalen. Die Kondensator-Entstörungsanordnung 9 hat eine Mehrzahl von Entstör-Kondensatoren 10 n,n+1, die jeweils zwischen den Leiterplattenschichten Ln und Ln+1 angeordnet sind. Die Kondensator-Entstörungsanordnung 9 hat zwei Entstör-Kondensatoren 10 1,2 zwischen dem Gehäuse-Elektrodenabschnitt 7 1 der Leiterplattenschicht L1 und dem Leiterplatten-Elektrodenabschnitt 8 2 der Leiterplattenschicht L2. Vergleichbar zwischen jeweils einem Gehäuse-Elektrodenabschnitt 7 n und einem Leiterplatten-Elektrodenabschnitt 8 n-1 oder 8 n+1 hat die Kondensator-Entstörungsanordnung 9 weitere Paare von Entstör-Kondensatoren 10 n-1,n bzw. 10 n,n+1.
-
Jeder Entstör-Kondensator 10 n,n+1 hat also zwei Kondensatorelektroden 7, 8 benachbarter Leiterplattenschichten Ln, Ln+1. Die erste dieser beiden Kondensatorelektroden ist als Gehäuse-Elektrode 7 leitend über das Befestigungselement 4 mit dem Leiterplatten-Gehäuse 6 verbunden. Die andere Kondensator-Elektrode ist als Leiterplatten-Schicht-Elektrode 8 Abschnitt der Leiterplattenschicht Ln der Mehrschicht-Leiterplatte 2.
-
Die Gehäuse-Elektrodenabschnitte 7 sowie die Leiterplatten-Elektrodenabschnitte 8 sind als Kupferlagen ausgeführt. Zwischen diesen ist jeweils zur Vervollständigung eines Entstör-Kondensators 10 ein Abschnitt der Isolationsschicht 3 angeordnet.
-
Die Gehäuse-Elektroden 7 1 bis 7 N weisen jeweils eine Elektroden-Durchtrittsöffnung 11 1 bis 11 N auf. Diese Elektroden-Durchtrittsöffnungen 11 1 bis 11 N werden vom leitfähig ausgeführten Bolzen 5 des Befestigungselements 4 zur Befestigung der Mehrschicht-Leiterplatte 2 am Leiterplatten-Gehäuse 6 durchtreten.
-
Die Gehäuse-Elektroden 7 1, 7 2 und 7 3 haben in Bezug auf eine Bolzenachse 12 des Bolzens 5 des Befestigungselements 4 unterschiedliche radiale Erstreckungen. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel hat die Gehäuse-Elektrode 7 2 die kleinste und die Gehäuse-Elektrode 7 3 die größte radiale Erstreckung.
-
Hinsichtlich der Anordnung und der radialen Erstreckungen sind die Gehäuse-Elektroden 7 n spiegelsymmetrisch um ein Mittelebene m angeordnet, auf der die Bolzenachse 12 senkrecht steht. Die Gehäuse-Elektrode 7 N-2 hat also die gleiche radiale Erstreckung wie die Gehäuse-Elektrode 7 3 und beispielsweise die Gehäuse-Elektrode 7 1 die gleiche radiale Erstreckung wie die Gehäuse-Elektrode 7 N.
-
Weiterhin sind die Entstör-Kondensatoren 10 n,n+1 symmetrisch einerseits zur Bolzenachse 12 als auch zur Mittelebene m angeordnet. Beispielsweise haben also die beiden Entstör-Kondensatoren 10 1,2 den gleichen Abstand zur Bolzenachse 12. Zu den beiden Entstör-Kondensatoren 10 1,2 gibt es zudem, gespiegelt um die Mittelebene m, zwei entsprechende Entstör-Kondensatoren 10 N-1,N.
-
Die Entstör-Kondensatoren 10 n,n+1 sind als Plattenkondensatoren ausgeführt. Eine Plattenelektrode stellt dabei der zugehörige Gehäuse-Elektrodenabschnitt 7 und die anderen Plattenelektrode der zugehörige Leiterplatten-Elektrodenabschnitt 8 dar.
-
Die beiden Elektroden 7, 8 jeweils eines der Entstör-Kondensatoren 10 n,n-1 überlappen flächenmäßig gesehen in eine Richtung senkrecht zu einer Plattenebene der Mehrschicht-Leiterplatte 2, gesehen also längs der Bolzenachse 12 oder senkrecht zur Mittelebene m. Ein derartiger Überlapp A ist für den in der Figur links oben gezeigten Entstör-Kondensator 10 1,2 schematisch dargestellt.
-
Bei einer nicht dargestellten Ausführung überdeckt mindestens eine der Gehäuse-Elektroden 7 n die gesamte Mehrschicht-Leiterplatte 2. Diese Gehäuse-Elektrode 7 n fällt dann mit der Leiterplattenschicht zusammen und es gibt für diese Leiterplattenschicht keinen Leiterplatten-Elektrodenabschnitt.
-
Die Kondensatoren 10 n,n+1 sind in die benachbarten Leiterplattenschichten Ln, Ln+1 integriert und sind direkt an einer Kontaktstelle zwischen dem jeweiligen Gehäuse-Elektrodenabschnitt 7 und dem Leiterplatten-Elektrodenabschnitt 8 platziert.
-
Alternativ oder zusätzlich zu einer Ausführung der Entstör-Kondensatoren 10 als Plattenkondensatoren können diese als Flächen- oder Leitungskondensatoren ausgeführt und in die Mehrschicht-Leiterplatte 2 integriert sein.
-
Bei einer weiteren alternativen Variante der Kondensator-Entstörungsanordnung sind gezielt asymmetrisch zur Bolzenachse 12 bzw. zur Mittelebene m angeordnete Entstör-Kondensatoren nach Art der Entstör-Kondensatoren 10 vorgesehen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Bauteil
- 2
- Mehrschicht-Leiterplatte
- 3
- Isolationsschicht
- 4
- Befestigungselement
- 5
- Bolzen
- 6
- Leiterplatten-Gehäuse
- 7
- Gehäuse-Elektrode
- 8
- Leiterplatten-Schicht-Elektrode
- 9
- Kondensator-Entstörungsanordnung
- 10
- Entstör-Kondensator
- 11
- Elektroden-Durchtrittsöffnung
- 12
- Bolzenachse
- m
- Mittelebene
- L
- Leiterplattenschicht
- N
- Gesamtzahl der Leiterplattenschichten
- A
- Überlapp
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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.
-
Zitierte Patentliteratur
-
