DE102016220298A1

DE102016220298A1 - Method and device for determining a total electrical current through a multilayer printed circuit board

Info

Publication number: DE102016220298A1
Application number: DE102016220298.7A
Authority: DE
Inventors: Balazs Bence Harsanyi; Stephan Mueller
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2016-10-18
Filing date: 2016-10-18
Publication date: 2018-04-19

Abstract

Verfahren (100) zur Ermittlung eines elektrischen Gesamtstroms (I_ges) durch eine mehrlagige Leiterplatte (210) mit den Schritten:Method (100) for determining a total electrical current (I_ges) through a multilayer printed circuit board (210) comprising the steps:

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung eines elektrischen Gesamtstroms durch eine mehrlagige Leiterplatte. Ferner betrifft die Erfindung eine elektrische Komponente mit einer entsprechenden Vorrichtung, sowie ein Computerprogramm und ein maschinenlesbares Speichermedium.The invention relates to a method and a device for determining a total electrical current through a multilayer printed circuit board. Furthermore, the invention relates to an electrical component with a corresponding device, as well as a computer program and a machine-readable storage medium.

Stand der TechnikState of the art

Leiterplatten, die nur einseitig Leiterbahnen aufweisen, erfüllen die steigenden Anforderungen bezüglich der Packungsdichte elektrischer Schaltungen nicht. Daher werden neben doppelseitigen Leiterplatten, die auf beiden Seiten der Leiterplatte eine Kupferschicht haben, vermehrt mehrlagige Leiterplatten, sogenannte Multilayer-Leiterplatten, verwendet. Mehrlagige Leiterplatten weisen derzeit bis zu etwa 48 Schichten auf. Im Folgenden umfasst der Ausdruck der mehrlagigen Leiterplatte auch mindestens einen mehrlagigen Teilbereich einer Leiterplatte. Elektrische Bauelemente, insbesondere einfache oder passive, können in die Lagen der Leiterplatte oder in die Leiterplatte integriert werden. Induktivitäten, Spulen, kleine Kapazitäten, Kontakte oder Kühlkörper, können beispielsweise direkt als Kupferschichtstruktur ausgebildet werden. Widerstände können bevorzugt mittels spezieller Pasten bevorzugt auf die Oberfläche oder in die verdeckten Lagen eingedruckt werden. Dadurch werden bevorzugt Bauelemente eingespart, der Aufwand für die Bestückung vermieden und/ oder das benötigte Volumen für die elektrische Schaltung minimiert. Während des Betriebs der elektrischen Schaltung einer solchen mehrlagigen Leiterplatte fließen elektrische Ströme durch die Vielzahl der Lagen, insbesondere Kupferschichten, der Leiterplatte. Es besteht das Bedürfnis nach Einrichtungen zur Bestimmung des gesamten elektrischen Stroms, oder des elektrischen Gesamtstroms, durch eine mehrlagige Leiterplatte.Printed circuit boards which have strip conductors only on one side do not meet the increasing requirements with regard to the packing density of electrical circuits. Therefore, in addition to double-sided circuit boards, which have a copper layer on both sides of the circuit board, increasingly multi-layer circuit boards, so-called multilayer circuit boards used. Multilayer printed circuit boards currently have up to about 48 layers. In the following, the expression of the multilayer printed circuit board also includes at least one multilayered subarea of a printed circuit board. Electrical components, in particular simple or passive, can be integrated in the layers of the printed circuit board or in the printed circuit board. Inductors, coils, small capacitances, contacts or heatsinks, for example, can be formed directly as a copper layer structure. Resistors can preferably be printed by means of special pastes preferably on the surface or in the hidden layers. As a result, components are preferably saved, avoided the expense of assembly and / or minimizes the volume required for the electrical circuit. During operation of the electrical circuit of such a multilayer printed circuit board, electrical currents flow through the plurality of layers, in particular copper layers, of the printed circuit board. There is a need for means for determining the total electrical current, or total electrical current, through a multilayer printed circuit board.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es wird ein Verfahren zur Ermittlung eines elektrischen Gesamtstroms durch eine mehrlagige Leiterplatte bereitgestellt. Das Verfahren umfasst die Schritte:A method is provided for detecting a total electrical current through a multilayer printed circuit board. The method comprises the steps:

Ermitteln des Stroms durch eine Lage der mehrlagigen Leiterplatte; Ermitteln des Gesamtstroms durch die mehrlagige Leiterplatte in Abhängigkeit des ermittelten Stroms.Determining the current through a layer of the multilayer printed circuit board; Determining the total current through the multilayer printed circuit board as a function of the determined current.

Einer mehrlagigen Leiterplatte wird eingangsseitig ein elektrischer Gesamtstrom zugeführt, welcher ausgangsseitig der mehrlagigen Leiterplatte austritt. Innerhalb der mehrlagigen Leiterplatte teilt sich der Gesamtstrom auf die einzelnen Lagen der Leiterplatte, insbesondere auf die leitenden Schichten oder Kupferschichten, der mehrlagigen Leiterplatte auf. Für das Verfahren zur Ermittlung des elektrischen Gesamtstroms durch die mehrlagige Leiterplatte wird der Strom durch eine Lage, also der elektrische Strom, der durch eine Lage der mehrlagigen Leiterplatte fließt, ermittelt. In Abhängigkeit des ermittelten Stroms, der durch eine Lage der mehrlagigen Leiterplatte fließt, wird der elektrische Gesamtstrom durch die mehrlagige Leiterplatte ermittelt. Vorteilhaft wird ein Verfahren zur Ermittlung des elektrischen Gesamtstroms durch eine mehrlagige Leiterplatte bereitgestellt.A multi-layer printed circuit board is supplied on the input side, a total electrical current, which exits the output side of the multilayer printed circuit board. Within the multilayer printed circuit board, the total current is divided between the individual layers of the printed circuit board, in particular the conductive layers or copper layers, of the multilayer printed circuit board. For the method for determining the total electrical current through the multilayer printed circuit board, the current through a layer, ie the electric current flowing through a layer of the multilayer printed circuit board, determined. Depending on the determined current flowing through a layer of the multilayer printed circuit board, the total electrical current is determined by the multilayer printed circuit board. Advantageously, a method for determining the total electrical current through a multilayer printed circuit board is provided.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung wird zur Ermittlung des Stroms durch eine Lage der mehrlagigen Leiterplatte der Strom mittels einer Sensoreinrichtung gemessen. Insbesondere wird der Strom mittels eines Shunts oder einem indirekten Sensor gemessen.In another embodiment of the invention, the current is measured by means of a sensor device for determining the current through a layer of the multilayer printed circuit board. In particular, the current is measured by means of a shunt or an indirect sensor.

Mittels einer Sensoreinrichtung, insbesondere mittels eines Shunts, oder einem indirekten Sensor, beispielsweise ein Hallsensor, oder ein magnetoresistiver Sensor, beispielsweise ein AMR-, GMR- oder TRM-Sensor, wird der Strom gemessen, der durch eine Lage der mehrlagigen Leiterplatte fließt. Bei dieser Messung des Stroms durch eine Lage wird ein Bruchteil des durch die gesamte Leiterplatte fließenden Gesamtstroms gemessen. Daher wird vorteilhaft eine Sensoreinrichtung eingesetzt werden, die einen geringen Messbereich aufweist im Vergleich zu einer Sensoreinrichtung, die zur Messung des Gesamtstroms durch die Leiterplatte geeignet wäre. Vorteilhaft werden für diese Sensoreinrichtung kleinere, leichtere und kostengünstigere Bauelemente mit geringen elektrischen Verlusten, insbesondere parasitären oder induktiven Verlusten, eingesetzt. Vorteilhaft wird die Verwendung von Sensoreinrichtungen mit einem geringen Messbereich in Hochstrom- oder Leistungselektronik-Anwendungen ermöglicht.By means of a sensor device, in particular by means of a shunt, or an indirect sensor, for example a Hall sensor, or a magnetoresistive sensor, for example an AMR, GMR or TRM sensor, the current flowing through a layer of the multilayer printed circuit board is measured. In this measurement of the current through a layer, a fraction of the total current flowing through the entire printed circuit board is measured. Therefore, a sensor device will advantageously be used which has a small measuring range compared to a sensor device which would be suitable for measuring the total current through the printed circuit board. Advantageously, smaller, lighter and less expensive components with low electrical losses, in particular parasitic or inductive losses, are used for this sensor device. The use of sensor devices with a low measuring range in high-current or power electronics applications is advantageously made possible.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung wird bei der Ermittlung des Gesamtstroms der Wert des ermittelten Stroms mit einem Faktor multipliziert. Dessen Wert wird in Abhängigkeit mindestens eines mechanischen, physikalischen, chemischen oder elektrischen Parameters mindestens einer Lage der mehrlagigen Leiterplatte bzw. mindestens eines die Umgebung einer Lage der mehrlagigen Leiterplatte charakterisierenden Parameters ermittelt.In another embodiment of the invention, when determining the total current, the value of the determined current is multiplied by a factor. Its value is dependent on at least one mechanical, physical, chemical or electrical parameter of at least one layer of the multilayer Circuit board or at least one of the environment of a layer of the multilayer printed circuit board characterizing parameter determined.

Zur Ermittlung des Gesamtstroms durch die mehrlagige Leiterplatte, wird der ermittelte Strom mit einem Faktor multipliziert. Dieser Faktor wird in Abhängigkeit mindestens eines mechanischen, physikalischen, chemischen oder elektrischen Parameters mindestens einer Lage der mehrlagigen Leiterplatte oder eines die Umgebung mindestens einer Lage der mehrlagigen Leiterplatte charakterisierenden Parameters, der mehrlagigen Leiterplatte durch die der Gesamtstrom fließt, ermittelt. Ein bevorzugter mechanischer Parameter ist ein Maß, bevorzugt die Länge, Höhe und/ oder Breite mindestens einer leitenden Schicht einer Lage der mehrlagigen Leiterplatte. Ein bevorzugter physikalischer Parameter ist ein Leitwert mindestens einer leitenden Schicht einer Lage der mehrlagigen Leiterplatte. Ein bevorzugter chemischer Parameter ist ein Anteil einer Substanz einer Zusammensetzung mindestens einer leitenden Schicht einer Lage der mehrlagigen Leiterplatte. Ein bevorzugter elektrischer Parameter ist der Widerstand oder die Impedanz mindestens einer leitenden Schicht einer Lage der mehrlagigen Leiterplatte. Ein bevorzugter die Umgebung mindestens einer Lage der mehrlagigen Leiterplatte charakterisierender Parameter ist die Temperatur oder Feuchtigkeit mindestens einer leitenden Schicht einer Lage der mehrlagigen Leiterplatte. Vorteilhaft werden Varianten bereitgestellt, um aus dem ermittelten Strom durch eine Lage auf den Gesamtstrom durch die mehrlagige Leiterplatte zu schließen. Weiter wird der Faktor bevorzugt, beispielsweise während des Herstellungsprozesses oder wiederkehrend, beispielsweise regelmäßig, beim Betrieb oder Inbetriebnehmen der Leiterplatte, mittels einer Vergleichsmessung des Gesamtstroms bestimmt. Somit kann der Gesamtstrom durch die mehrlagige Leiterplatte noch genauer in Abhängigkeit des ermittelten Stroms ermittelt werden.To determine the total current through the multilayer printed circuit board, the determined current is multiplied by a factor. This factor is determined as a function of at least one mechanical, physical, chemical or electrical parameter of at least one layer of the multilayer printed circuit board or a parameter characterizing the environment of at least one layer of the multilayer printed circuit board, the multilayer printed circuit board through which the total current flows. A preferred mechanical parameter is a measure, preferably the length, height and / or width of at least one conductive layer of a layer of the multilayer printed circuit board. A preferred physical parameter is a conductance of at least one conductive layer of a layer of the multilayer printed circuit board. A preferred chemical parameter is a fraction of a substance of a composition of at least one conductive layer of a layer of the multilayer printed circuit board. A preferred electrical parameter is the resistance or impedance of at least one conductive layer of a layer of the multilayer printed circuit board. A preferred parameter characterizing the environment of at least one layer of the multilayer printed circuit board is the temperature or humidity of at least one conductive layer of a layer of the multilayer printed circuit board. Advantageously, variants are provided to close from the determined current through a layer on the total current through the multilayer printed circuit board. Further, the factor is preferred, for example, during the manufacturing process or recurrently, for example regularly, during operation or commissioning of the printed circuit board, determined by means of a comparison measurement of the total current. Thus, the total current through the multilayer printed circuit board can be determined even more accurately as a function of the determined current.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist ein mechanischer Parameter die Anzahl der Lagen der mehrlagigen Leiterplatte oder die Dicke der leitenden Schicht mindestens einer Lage.In another embodiment of the invention, a mechanical parameter is the number of layers of the multilayer printed circuit board or the thickness of the conductive layer of at least one layer.

Für die Ermittlung des Gesamtstroms durch die mehrlagige Leiterplatte ist die Anzahl der Lagen der mehrlagigen Leiterplatte relevant, da sich der Gesamtstrom auf alle elektrisch leitfähigen Schichten der Lagen der mehrlagigen Leiterplatte verteilt. Wenn die einzelnen Lagen unterschiedliche Leitfähigkeiten aufweisen verteilt sich der Gesamtstrom unterschiedlich auf die einzelnen Lagen. Ein bevorzugter mechanischer Parameter ist daher auch die Dicke einer leitenden Schicht einer Lage der mehrlagigen Leiterplatte. Mit zunehmender Dicke der leitenden Schicht nimmt der Leitwert der Lage zu. Je höher die Leitfähigkeit einer einzelnen Lage oder je geringer der resultierende Widerstand einer einzelnen Lage desto größer ist der darin fließende Strom. Die Summe aller durch die einzelnen Lagen fließenden Ströme ergibt den Gesamtstrom durch die mehrlagige Leiterplatte. Vorteilhaft werden relevante Parameter für die Berechnung des Gesamtstroms in Abhängigkeit des Stroms durch eine Lage bereitgestellt.For the determination of the total current through the multilayer printed circuit board, the number of layers of the multilayer printed circuit board is relevant, since the total current is distributed over all the electrically conductive layers of the layers of the multilayer printed circuit board. If the individual layers have different conductivities, the total current is distributed differently among the individual layers. A preferred mechanical parameter is therefore also the thickness of a conductive layer of a layer of the multilayer printed circuit board. With increasing thickness of the conductive layer, the conductance of the layer increases. The higher the conductivity of a single layer or the lower the resulting resistance of a single layer, the greater the current flowing therein. The sum of all currents flowing through the individual layers gives the total current through the multilayer printed circuit board. Advantageously, relevant parameters are provided for the calculation of the total current as a function of the current through a layer.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist ein elektrischer Parameter der Widerstand, die Induktivität oder die Kapazität mindestens einer einzelnen Lage der mehrlagigen Leiterplatte.In another embodiment of the invention, an electrical parameter is the resistance, the inductance or the capacitance of at least one individual layer of the multilayer printed circuit board.

Da sich der Gesamtstrom durch die mehrlagige Leiterplatte in Abhängigkeit der ihm von den einzelnen Lagen entgegengebrachten Widerständen, Induktivitäten oder Kapazitäten aufteilt, hängt der Faktor zur Berechnung des Gesamtstroms aus dem ermittelten Strom von mindestens einem dieser Parameter ab. Vorteilhaft werden weitere relevante Parameter zur Bestimmung des Faktors zur Bestimmung des Gesamtstroms durch die mehrlagige Leiterplatte bereitgestellt. Since the total current through the multilayer printed circuit board is divided depending on the resistances, inductances or capacitances applied to it by the individual layers, the factor for calculating the total current from the determined current depends on at least one of these parameters. Advantageously, further relevant parameters for determining the factor for determining the total current through the multilayer printed circuit board are provided.

Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogramm, das eingerichtet ist, die bisher beschriebenen Verfahren auszuführen.Furthermore, the invention relates to a computer program that is configured to carry out the methods described so far.

Ferner betrifft die Erfindung ein maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das beschriebene Computerprogramm gespeichert ist.Furthermore, the invention relates to a machine-readable storage medium on which the computer program described is stored.

Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung, zur Ermittlung eines elektrischen Gesamtstroms durch eine mehrlagige Leiterplatte. Die Vorrichtung ist dazu eingerichtet, einen Strom in einer Lage der mehrlagigen Leiterplatte zu ermitteln und den Gesamtstrom durch die mehrlagige Leiterplatte in Abhängigkeit des ermittelten Stroms zu ermitteln.Furthermore, the invention relates to a device for determining a total electrical current through a multilayer printed circuit board. The device is configured to detect a current in one layer of the multilayer printed circuit board and to determine the total current through the multilayer printed circuit board as a function of the determined current.

Eine Vorrichtung, insbesondere eine Logikeinheit, oder ein Steuergerät, wird zur Ermittlung eines elektrischen Gesamtstroms durch eine mehrlagige Leiterplatte bereitgestellt. Die Vorrichtung ist mittels entsprechender Bauteile dazu eingerichtet, einen Strom in einer Lage der mehrlagigen Leiterplatte zu ermitteln. Hierfür liest die Vorrichtung insbesondere entsprechende Sensorsignale einer Sensoreinrichtung aus. Weiter umfasst die Vorrichtung ein Mittel, beispielsweise eine Recheneinrichtung, die in Abhängigkeit des ermittelten Stroms den Gesamtstrom durch die mehrlagige Leiterplatte ermittelt. Vorteilhaft wird eine Vorrichtung bereitgestellt zur Ermittlung eines elektrischen Gesamtstroms durch eine mehrlagige Leiterplatte.A device, in particular a logic unit, or a control device is provided for determining a total electrical current through a multilayer printed circuit board. The device is adapted by means of corresponding components to determine a current in a layer of the multilayer printed circuit board. For this purpose, the device reads in particular corresponding sensor signals of a sensor device. Next includes the device means, for example a computing device which determines the total current through the multilayer printed circuit board as a function of the determined current. Advantageously, a device is provided for determining a total electrical current through a multilayer printed circuit board.

Ferner betrifft die Erfindung eine elektrische Komponente mit einer beschriebenen Vorrichtung.Furthermore, the invention relates to an electrical component with a described device.

Eine elektrische Komponente, beispielsweise ein Spannungswandler, insbesondere ein Gleichspannungswandler oder ein Wechselrichter, oder ein Steuergerät, umfasst eine beschriebene Vorrichtung. Die mehrlagige Leiterplatte ist bevorzugt in die elektrische Komponente integriert. Alternativ ist die mehrlagige Leiterplatte bevorzugt mit der elektrischen Komponente derart verbunden oder kontaktiert, dass eine Ermittlung des elektrischen Gesamtstroms durch die mehrlagige Leiterplatte ermöglicht wird. Vorteilhaft wird eine elektrische Komponente bereitgestellt, mit der der elektrische Gesamtstrom durch eine mehrlagige Leiterplatte ermittelt werden kann.An electrical component, for example a voltage converter, in particular a DC-DC converter or an inverter, or a control device, comprises a described device. The multilayer printed circuit board is preferably integrated in the electrical component. Alternatively, the multilayer printed circuit board is preferably connected or contacted with the electrical component such that a determination of the total electrical current through the multilayer printed circuit board is made possible. Advantageously, an electrical component is provided with which the total electrical current can be determined by a multilayer printed circuit board.

Es versteht sich, dass die Merkmale, Eigenschaften und Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechend auf die Vorrichtung bzw. die elektrische Komponente und umgekehrt zutreffen bzw. anwendbar sind.It is understood that the features, properties and advantages of the method according to the invention apply correspondingly to the device or the electrical component and vice versa.

Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.Further features and advantages of embodiments of the invention will become apparent from the following description with reference to the accompanying drawings.

Figurenlistelist of figures

Im Folgenden soll die Erfindung anhand einiger Figuren näher erläutert werden, dazu zeigen:

1 Eine schematische Darstellung einer mehrlagigen Leiterplatte oder eines mehrlagigen Teilbereiches einer Leiterplatte,
2 eine schematische Darstellung eines Ersatzschaltbildes einer mehrlagigen Leiterplatte oder eines mehrlagigen Teilbereiches einer Leiterplatte,
3 eine elektrische Komponente mit einer Vorrichtung zur Ermittlung eines elektrischen Gesamtstroms durch eine mehrlagige Leiterplatte oder einen mehrlagigen Teilbereich einer Leiterplatte,
4 ein schematisch dargestelltes Ablaufdiagramm für ein Verfahren zur Ermittlung eines elektrischen Gesamtstroms durch eine mehrlagige Leiterplatte oder einen mehrlagigen Teilbereich einer Leiterplatte.

In the following, the invention will be explained in more detail with reference to some figures, in which:

1 A schematic representation of a multilayer printed circuit board or a multi-layer partial area of a printed circuit board,
2 a schematic representation of an equivalent circuit diagram of a multilayer printed circuit board or a multilayer portion of a printed circuit board,
3 an electrical component having a device for determining a total electrical current through a multilayer printed circuit board or a multi-layer partial area of a printed circuit board,
4 a schematically illustrated flowchart for a method for determining a total electrical current through a multilayer printed circuit board or a multi-layer portion of a printed circuit board.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

Die 1 zeigt eine mehrlagige Leiterplatte beziehungsweise einen mehrlagigen Teilbereich einer Leiterplatte 210. Der mehrlagigen Leiterplatte beziehungsweise dem mehrlagigen Teilbereich einer Leiterplatte 210 wird eingangsseitig über einen Kontakt 222, bevorzugt eine dargestellte Kontaktfläche, ein Strom I_ges, wie mittels des Pfeils dargestellt, zugeführt. Ausgangsseitig tritt über einen Kontakt 224, bevorzugt eine dargestellte Kontaktfläche, dieser Strom I_ges, wie mittels des Pfeils dargestellt, aus der mehrlagigen Leiterplatte 210 aus. Die Kontakte 222, 224 sind bevorzugt flächig, beispielsweise in einer senkrechten oder schrägen Ebene zu den Lagen der Leiterplatte, angeordnet, oder punktuell einzeln mittels leitenden Durchführungen (vias) ausgeführt. Bevorzugt sind die Kontakte 222, 224 niederohmig und/ oder niederinduktiv ausgeführt, so dass der Gesamtstrom und die Ströme in den einzelnen Lagen nahezu ungehindert in und aus der mehrlagigen Leiterplatte ein- und ausfließen können. Die mehrlagige Leiterplatte beziehungsweise der mehrlagige Teilbereich der Leiterplatte 210 umfasst mehrere (n) Lagen. Die einzelnen n Lagen umfassen jeweils eine elektrisch leitende Schicht 230, 240, 250, 260, 280, beispielsweise eine Kupferschicht. Zwischen den elektrisch leitenden Schichten befinden sich elektrisch nicht leitende Schichten, beispielsweise aus Leiterplattenmaterial, insbesondere Kunststoff oder Keramik. Diese nicht leitenden Schichten sind in der 1 schraffiert dargestellt. Eine Lage der mehrlagigen Leiterplatte 210 setzt sich bevorzugt aus einer elektrisch leitenden Schicht und einer elektrisch nicht leitenden Schicht zusammen. Mittels eines Pfeils ist der Strom I_lag_1 der ersten leitenden Schicht 230 dargestellt sowie der Strom I_lag_n durch die n-te Lage 280 der mehrlagigen Leiterplatte 210. Beispielhaft ist an der ersten leitenden Schicht 230 der ersten Lage der mehrlagigen Leiterplatte 210 eine Sensoreinrichtung oder ein Sensor 220 zur Ermittlung des Stroms I_lag_1 durch die erste Lage dargestellt. Diese Sensoreinrichtung 220 kann außerhalb oder innerhalb der Leiterplatte angebracht sein. Mittels eines Pfeils ist eine Verbindung zu der Vorrichtung 300 dargestellt, welche dazu eingerichtet ist, den Wert des Stroms I_lag_1 zu ermitteln. Weiter ermittelt die Vorrichtung 300 in Abhängigkeit des ermittelten Stroms I_lag_1 den Gesamtstrom I_ges durch die mehrlagige Leiterplatte 210. Zur Bestimmung der Abhängigkeit wird beispielsweise das Verhältnis oder der Faktor zwischen dem ermittelten Strom I_lag_1 und dem Gesamtstrom I_ges während des Herstellungsprozesses der Leiterplatte 210 mittels einer Vergleichsmessung des Gesamtstroms I_ges bestimmt. Dies ermöglicht eine genaue Ermittlung des Gesamtstrom I_ges durch die mehrlagige Leiterplatte 210 in Abhängigkeit des ermittelten Stroms I_lag_1 während des Betriebs der mehrlagigen Leiterplatte 210.The 1 shows a multilayer printed circuit board or a multilayer portion of a printed circuit board 210 , The multilayer printed circuit board or the multi-layer partial area of a printed circuit board 210 is input side via a contact 222 Preferably, a contact surface shown, a current I_ges, as shown by the arrow, supplied. The output side occurs via a contact 224 Preferably, an illustrated contact surface, this current I_ges, as shown by the arrow, from the multilayer printed circuit board 210 out. The contacts 222 . 224 are preferably flat, for example, in a vertical or oblique plane to the layers of the circuit board, arranged, or selectively executed individually by means of conductive bushings (vias). The contacts are preferred 222 . 224 low-impedance and / or low-inductance, so that the total current and the currents in the individual layers can flow in and out of the multi-layer printed circuit board almost unhindered. The multilayer printed circuit board or the multi-layer partial area of the printed circuit board 210 includes several layers. The individual n layers each comprise an electrically conductive layer 230 . 240 . 250 . 260 . 280 , For example, a copper layer. Between the electrically conductive layers are electrically non-conductive layers, for example of printed circuit board material, in particular plastic or ceramic. These non-conductive layers are in the 1 hatched shown. A layer of multilayer printed circuit board 210 is preferably composed of an electrically conductive layer and an electrically non-conductive layer. By means of an arrow, the current I_lag_1 of the first conductive layer 230 represented as well as the current I_lag_n through the n-th layer 280 the multilayer printed circuit board 210 , An example is the first conductive layer 230 the first layer of the multilayer printed circuit board 210 a sensor device or a sensor 220 for determining the current I_lag_1 represented by the first layer. This sensor device 220 can be mounted outside or inside the circuit board. By means of an arrow is a connection to the device 300 which is adapted to determine the value of the current I_lag_1. Next determines the device 300 as a function of the determined current I_lag_1 the total current I_ges through the multilayer printed circuit board 210 , To determine the dependence, for example, the ratio or the factor between the determined current I_lag_1 and the total current I_ges during the manufacturing process of the circuit board 210 determined by means of a comparison measurement of the total current I_ges. This allows an accurate determination of the total current I_ges through the multilayer printed circuit board 210 depending on the determined current I_lag_1 during operation of the multilayer printed circuit board 210 ,

Die 2 zeigt ein schematisch dargestelltes vereinfachtes elektrisches Ersatzschaltbild für die mehrlagige Leiterplatte oder des mehrlagigen Teilbereiches einer Leiterplatte 210. Die einzelnen leitenden Schichten 230..280 der mehrlagigen Leiterplatte 210 sind im Ersatzschaltbild als Parallelschaltung der Widerstände R1, R2, R3..Rn, der Kapazitäten C1, C2, C3..Cn, und der Induktivitäten L1, L2, L3..Ln der einzelnen Lagen zwischen dem Kontakt 222 und dem Kontakt 224 dargestellt. Ein eingangsseitig der Parallelschaltung zugeführter Gesamtstrom I_ges teilt sich auf die n-Zweige der Parallelschaltung, insbesondere in Abhängigkeit der elektrischen Parameter, auf und wird ausgangsseitig wieder zu dem Gesamtstrom I_ges zusammengeführt. Der Strom durch den ersten Zweig er Parallelschaltung ist mit I_lag_1 und der Strom durch den n-ten Zweig der Parallelschaltung ist mit I_lag_n in der 2 dargestellt. Erfindungsgemäß wird einer der Zweigströme, also einer der Ströme durch eine der Lagen der mehrlagigen Leiterplatte 210 gemessen. Bei bekannten Parametern, insbesondere den elektrischen Parametern, beispielsweise die Widerstände R1..Rn oder auch der Kapazitäten C1, C2, C3..Cn, und der Induktivitäten L1, L2, L3..Ln, der einzelnen Lagen, werden mittels der bekannten elektrischen Gesetzmäßigkeiten, insbesondere mittels des ohmschen Gesetzes, der Gesamtstrom I_ges berechnet. So ergibt sich beispielsweise der Gesamtstrom I_ges aus der Multiplikation des ermittelten Stroms I_lag_1 mit dem Verhältnis aus der Summe des Widerstands R1 und des äquivalenten Widerstand R_äquiv der Parallelschaltung von R2..RN zu dem äquivalenten Widerstand R_äquiv der Parallelschaltung von R2..RN $I__{g e s} = I__{l a g_1} * F a k t o r = I__{l a g_1} * \frac{R_{1} + R__{ä q u i v}}{R__{ä q u i v}} = I__{l a g_1} * \frac{R_{1} + R_{2} ‖ R_{3} ‖ ... ‖ R_{n}}{R_{2} ‖ R_{3} ‖ ... ‖ R_{n}},$

wobei „∥“ der Operator ist, der die Parallelschaltung von Widerständen darstellt.The 2 shows a schematically illustrated simplified simplified electrical equivalent circuit diagram for the multilayer printed circuit board or the multilayer portion of a printed circuit board 210 , The individual conductive layers 230 ..280 of the multilayer printed circuit board 210 are in the equivalent circuit as a parallel connection of the resistors R1, R2, R3..Rn, the capacitances C1, C2, C3..Cn, and the inductors L1, L2, L3..Ln the individual layers between the contact 222 and the contact 224 shown. An input side of the parallel circuit supplied total current I_ges is divided into the n-branches of the parallel circuit, in particular as a function of the electrical parameters, and the output side is reunited to the total current I_ges. The current through the first branch of the parallel circuit is I_lag_1 and the current through the nth branch of the parallel circuit is I_lag_n in the 2 shown. According to the invention, one of the branch currents, ie one of the currents through one of the layers of the multilayer printed circuit board 210 measured. In known parameters, in particular the electrical parameters, for example, the resistors R1..Rn or the capacitors C1, C2, C3..Cn, and the inductors L1, L2, L3..Ln, the individual layers, by means of the known electrical Laws, in particular by means of ohmic law, the total current I_ges calculated. For example, the total current I_ges results from the multiplication of the determined current I_lag_1 with the ratio of the sum of the resistance R1 and the equivalent resistance R_equiv of the parallel circuit from R2..RN to the equivalent resistance R_equiv of the parallel circuit of R2..RN

I__{G e s} = I__{l a G_1} * F a k t O r = I__{l a G_1} * \frac{R_{1} + R__{ä q u i v}}{R__{ä q u i v}} = I__{l a G_1} * \frac{R_{1} + R_{2} ‖ R_{3} ‖ ... ‖ R_{n}}{R_{2} ‖ R_{3} ‖ ... ‖ R_{n}} .

where "∥" is the operator representing the parallel connection of resistors.

Die 3 zeigt eine elektrische Komponente 400 mit einer Vorrichtung 300 zur Ermittlung des Gesamtstroms durch die mehrlagige Leiterplatte oder den mehrlagigen Teilbereiches einer Leiterplatte 210. Beispielhaft ist hier als Komponente 400 ein Spannungswandler oder Inverter dargestellt, der eine Eingangsgleichspannung mit den Potentialen T+ und T- in eine Wechselspannung mit den drei Phasen U,V,W wandelt. Die Vorrichtung 300 ist dazu eingerichtet, den Wert des Stroms durch eine Lage der mehrlagigen Platine 210 zu ermitteln und in Abhängigkeit des ermittelten Stroms den Gesamtstrom I_ges durch die mehrlagige Leiterplatte 210 zu ermitteln.The 3 shows an electrical component 400 with a device 300 for determining the total current through the multi-layer printed circuit board or the multi-layer partial area of a printed circuit board 210 , Exemplary here as a component 400 a voltage converter or inverter is shown, which converts a DC input voltage with the potentials T + and T- in an AC voltage with the three phases U, V, W. The device 300 is adapted to the value of the current through a layer of the multilayer board 210 to determine and, depending on the determined current, the total current I_ges through the multilayer printed circuit board 210 to investigate.

Die 4 zeigt ein Verfahren 100 zur Ermittlung eines elektrischen Gesamtstroms I_ges durch eine mehrlagige Leiterplatte oder einen mehrlagigen Teilbereiches einer Leiterplatte 210. Mit Schritt 105 beginnt das Verfahren. In Schritt 110 wird der Strom I_lag durch eine Lage 230..280 der mehrlagigen Leiterplatte 210 ermittelt. In Schritt 120 wird in Abhängigkeit des ermittelten Stroms I_lag durch eine Lage 230..280 der mehrlagigen Leiterplatte 210 der Gesamtstrom I_ges durch die mehrlagige Leiterplatte 210 ermittelt. Mit dem Schritt 125 endet das Verfahren.The 4 shows a method 100 for determining a total electrical current I_ges by a multi-layer printed circuit board or a multi-layer partial area of a printed circuit board 210 , With step 105 the procedure begins. In step 110 the current I_lag is through a position 230 ..280 of the multilayer printed circuit board 210 determined. In step 120 becomes in dependence of the determined current I_lag by a situation 230 ..280 of the multilayer printed circuit board 210 the total current I_ges through the multilayer printed circuit board 210 determined. With the step 125 the procedure ends.

Claims

Method (100) for determining a total electrical current (I_ges) through a multilayer printed circuit board (210) comprising the steps: Determining (110) the current (I_lag) by a layer (230 .. 280) of the multilayer printed circuit board (210); Determining (120) the total current (I_ges) through the multilayer printed circuit board (210) as a function of the determined current (I_lag).

Method according to Claim 1 , wherein for determining (110) of the current (I_lag) by a layer (230 .. 280) of the multilayer printed circuit board (210) the current is measured by means of a sensor device (220), in particular by means of a shunt or an indirect sensor.

Method according to one of the preceding claims, wherein in determining the total current (I_ges) the value of the determined current (I_lag) is multiplied by a factor whose value depends on at least one mechanical, physical, chemical or electrical parameter of at least one Position of the multilayer printed circuit board (210) or one of the environment at least one layer of the multilayer printed circuit board (210) characterizing parameter is determined.

Method according to Claim 3 , wherein a mechanical parameter is the number (n) of the layers of the multilayer printed circuit board (210) or the thickness of the conductive layer of at least one layer.

Method according to Claim 3 or 4 , wherein an electrical parameter is the resistance, the inductance or the capacity of at least one individual layer (230 .. 280) of the multilayer printed circuit board (210).

Computer program configured to perform the method (100) according to one of Claims 1 - 6 perform.

Machine-readable storage medium on which the computer program is based Claim 7 is stored.

Apparatus (300) for detecting a total electrical current (I_ges) through a multilayer printed circuit board (210), the apparatus being arranged to detect a current (I_lag) in a layer (230 .. 280) of the multilayer printed circuit board (210); and to determine the total current (I_ges) through the multilayer printed circuit board (210) as a function of the determined current (I_lag).

Electrical component (400) with a device (300) according to Claim 8 ,