DE102019106562A1

DE102019106562A1 - Leiterplatteneinheit

Info

Publication number: DE102019106562A1
Application number: DE102019106562.3A
Authority: DE
Inventors: Florian Eisele
Original assignee: Sick AG
Current assignee: Sick AG
Priority date: 2019-03-14
Filing date: 2019-03-14
Publication date: 2020-09-17

Abstract

Leiterplatteneinheit, umfassend eine Basisleiterplatte, welche eine mit der Basisleiterplatte elektrisch verbundene Zusatzleiterplatte trägt, wobei die Zusatzleiterplatte eine elektronische Engstelle der Basisleiterplatte überbrückt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Leiterplatteneinheit, umfassend eine Basisleiterplatte, welche eine mit der Basisleiterplatte elektrisch verbundene Zusatzleiterplatte trägt.
Aus der EP 2 891 903 A2 ist ein optisches Modul bekannt, welches mehrere Leiterplatten aufweist. Diese Leiterplatten werden über Verbindungselemente, wie beispielsweise Flachbandkabel mit Steckern oder fest gelöteten Flachbandkabeln, miteinander verbunden.
In der DE 601 30 068 T2 ist eine Vorrichtung offenbart, bei welcher eine mehrlagige Huckepack-Leiterplatte auf einer Mehrlagen-Leiterplatte angeordnet ist.
Insbesondere bei optischen Baueinheiten, wo in der Leiterplatte eine Durchgangsöffnung zur Aufnahme von optischen Bauelementen vorgesehen ist, treten Engstellen in der Leiterplatte auf, durch welche, beispielsweise nicht mehr genügend Leiterbahnen hindurchpassen, um ausreichend viele elektrische Signale zu transportieren. Weiter ist die Engstelle mechanisch instabiler oder weist nur eine geringe Wärmeleitfähigkeit auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Leiterplatteneinheit anzugeben, mittels welcher kostengünstig und zuverlässig die Nachteile einer Engstelle auf einer Leiterplatte vermieden werden können.
Erfindungsgemäß ist die Aufgabe dadurch gelöst, dass eine Zusatzleiterplatte eine elektronische Engstelle der Basisleiterplatte überbrückt. Durch die Zusatzleiterplatte wird eine zusätzliche Verstärkung im Querschnitt erreicht, ohne dass der Querschnitt bzw. die Fläche der Durchgangsöffnung beeinträchtigt wird.
In Weiterbildung der Erfindung überbrückt die Zusatzleiterplatte eine elektronische Engstelle der Basisleiterplatte zur Leitung zusätzlicher elektronischer Signale. Durch eine solche, durch die Zusatzleiterplatte gebildete Brücke lassen sich zusätzliche elektrische Signale leiten, welche durch die Engstelle an der Basisleiterplatte nicht weitergeführt werden können, wodurch sich eine kostengünstige und einfache Lösung ergibt
In Weiterbildung der Erfindung verstärkt und überbrückt die Zusatzleiterplatte die elektronische Engstelle der Basisleiterplatte mechanisch. Hierzu ist die Zusatzleiterplatte aus besonders stabilem Leiterplattenmaterial hergestellt.
In Weiterbildung der Erfindung ist die Zusatzleiterplatte an der elektronischen Engstelle der Basisleiterplatte angeordnet zur thermischen Ableitung von Wärme. Hierbei kann die Zusatzleiterplatte auch metallische Kühlrippen aufweisen.
Vorteilhafterweise ist die Zusatzleiterplatte als SMD-Bauelement zur elektrischen Verbindung mit der Basisleiterplatte ausgebildet. Diese als SMD-Bauelement ausgebildete Zusatzleiterplatte, unter welcher ein oberflächenmontierbares Bauelement verstanden wird, kann relativ klein gehalten werden und über oder unter der Engstelle mit der Basisleiterplatte verbunden werden.
Vorteilhaft bildet eine mindestens partiell mit einem elektrisch leitfähigen Material versehene Stirnfläche des SMD-Bauelements eine Kontaktstelle zu der Basisleiterplatte.
In einer Ausgestaltung überspannt eine mindestens partiell mit einem elektrisch leitfähigen Material versehene Stirnfläche des SMD-Bauelements die Engstelle der Basisleiterplatte. Dadurch wird eine zuverlässige elektrische Verbindung zwischen der Zusatzleiterplatte und der Basisleiterplatte hergestellt, wobei durch die Zusatzleiterplatte eine unterschiedliche Anzahl zusätzlicher elektrischer Signale transportiert werden kann.
In einer Variante ist die Zusatzleiterplatte über eine Kugelgitteranordnung mit der Basisleiterplatte, die Engstelle der Basisleiterplatte überspannend, verbunden. Die Kugelgitteranordnung, welche auch als Ball Grid Array bezeichnet wird, bildet eine Gehäuseform von integrierten Schaltungen, bei der die Anschlüsse für SMD-Bestückung kompakt auf der Unterseite des Bauelementes liegen.
In einer Ausführungsform sind die Basisleiterplatte und/oder die Zusatzleiterplatte als Mehrlagen-Leiterplatten ausgebildet. Dabei kann die Anzahl der elektrisch leitenden Lagen, insbesondere für die Zusatzleiterplatte, je nach Anwendungsfall erhöht werden, wodurch weniger Bauraum und Kosten erforderlich sind, als wenn die Lagenanzahl für die Basisleiterplatte erhöht wird. Die Lagenanzahl der Zusatzleiterplatte wird nur dort gezielt erhöht, wo dies auch wirklich notwendig ist.
In einer Ausgestaltung weisen die Basisleiterplatte und die Zusatzleiterplatte unterschiedlich viele elektrisch leitende Lagen auf. Dadurch kann sich dem Bauraum und den elektrischen Bedingungen des Anwendungsfalles einfach angepasst werden.
Vorteilhafterweise sind die Basisleiterplatte und die Zusatzleiterplatte in unterschiedlichen Leiterplattentechnologien herstellbar. Somit lässt sich lokal eine passende Leiterplattentechnologie kostengünstig realisieren.
In einer weiteren Ausführungsform realisiert die dickere elektrisch leitende Innenlagen aufweisende Zusatzleiterplatte eine niederohmige Verbindung zwischen zwei Positionen auf der Basisleiterplatte. Dies stellt ein Beispiel für eine kostengünstige Leiterplattentechnologie dar.
In einer weiteren Variante stellt die als SMD-Bauelement auf der Basisleiterplatte angebundene Zusatzleiterplatte eine Wärmebrücke dar. Mit dieser Wärmebrücke kann von einem Hotspot gezielt Wärme abgeleitet werden.
In einer weiteren Ausführungsform sind die Basisleiterplatte und die Zusatzleiterplatte Bestandteil einer optoelektronischen Einheit, in welcher die Basisleiterplatte mindestens eine Durchgangsöffnung zur Aufnahme mindestens eines optischen Bauelementes aufweist. Somit eignet sich die beschriebene Leiterplatteneinheit insbesondere für optoelektronische Baueinheiten, wo wegen der Optik große Löcher in der Basisleiterplatte vorgesehen werden müssen, die zu elektrischen Engstellen in der Basisleiterplatte führen.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll im Weiteren näher erläutert werden.
Die zu beschreibende Leiterplatteneinheit ist insbesondere für den Einsatz in Lichtgittern vorgesehen, wo die Leiterplatte möglichst schmal gestaltet sein muss, um optischen Bauelementen Platz zu bieten.
Die Leiterplatteneinheit umfasst eine Basisleiterplatte, auf welcher eine als elektronisches SMD-Bauteil ausgebildete Zusatzleiterplatte aufgesetzt ist. Die Zusatzleiterplatte überwindet dabei eine Engstelle der elektrisch leitenden Lagen der Basisleiterplatte. Die Basisleiterplatte und die Zusatzleiterplatte sind als Mehrlagenleiterplatten ausgebildet, wobei die Basisleiterplatte beispielsweise zwei elektrisch leitende Lagen aufweist, während die Zusatzleiterplatte weitere vier elektrisch leitende Lagen zur Leitung von elektronischen Signalen umfasst.
Die Zusatzleiterplatte wird so auf die Basisleiterplatte aufgesetzt, dass diese die Engstelle der Basisleiterplatte überbrückt, wodurch mehr Informationen an der Engstelle der Basisleiterplatte vorbeigeschickt werden, wenn die Basisleiterplatte mit den in ihr ausgebildeten elektrisch leitenden Lagen nicht mehr ausreicht.
Die Herstellung der Zusatzleiterplatte kann in der kostengünstigsten Leiterplattentechnologie erfolgen, da die Zusatzleiterplatte auf die Basisleiterplatte anschließend montiert wird. Es kann eine besonders niederohmige Verbindung zwischen zwei Positionen auf der Basisleiterplatte realisiert werden, wenn die Zusatzleiterplatte mit dickeren elektrischen Innenlagen ausgebildet ist als die Basisleiterplatte.
Analog kann durch die als SMD-Bauelement ausgebildete Zusatzleiterplatte eine Wärmebrücke realisiert werden, um Wärme von einem Hotspot der optoelektronischen Einheit gezielt abzuleiten. Eine besonders spannungsfeste Leiterplattenbrücke kann auch eine Anwendung der Zusatzleiterplatte sein. Allgemein kann durch Einsatz entsprechender Isolations- bzw. Leiterlagen in der Zusatzleiterplatte eine gewünschte Leitungsimpedanz realisiert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2891903 A2 [0002]
DE 60130068 T2 [0003]

Claims

Leiterplatteneinheit, umfassend eine Basisleiterplatte, welche eine mit der Basisleiterplatte elektrisch verbundene Zusatzleiterplatte trägt, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzleiterplatte eine elektronische Engstelle der Basisleiterplatte überbrückt.
Leiterplatteneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzleiterplatte die elektronische Engstelle der Basisleiterplatte zur Leitung zusätzlicher elektronischer Signale überbrückt.
Leiterplatteneinheit nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzleiterplatte die elektronische Engstelle der Basisleiterplatte mechanisch verstärkt und überbrückt.
Leiterplatteneinheit nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzleiterplatte an der elektronischen Engstelle der Basisleiterplatte angeordnet ist zur thermischen Ableitung von Wärme.
Leiterplatteneinheit nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzleiterplatte als SMD-Bauelement zur elektrischen Verbindung mit der Basisleiterplatte ausgebildet ist.
Leiterplatteneinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine mindestens partiell mit einem elektrisch leitfähigen Material versehene Stirnfläche des SMD-Bauelements eine Kontaktstelle zu der Basisleiterplatte bildet.
Leiterplatteneinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine mindestens partiell mit einem elektrisch leitfähigen Material versehene Stirnfläche des SMD-Bauelements die Engstelle der Basisleiterplatte überspannt.
Leiterplatteneinheit nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzleiterplatte über eine Kugelgitteranordnung mit der Basisleiterplatte, die Engstelle der Basisleiterplatte überspannend, verbunden ist.
Leiterplatteneinheit nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Basisleiterplatte und/oder die Zusatzleiterplatte als Mehrlagenleiterplatten ausgebildet sind.
Leiterplatteneinheit nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Basisleiterplatte und die Zusatzleiterplatte unterschiedlich viele elektrische Lagen aufweisen.
Leiterplatteneinheit nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Basisleiterplatte und die Zusatzleiterplatte in unterschiedlichen Leiterplattentechnologien herstellbar sind.
Leiterplatteneinheit nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die, dickere elektrische Innenlagen aufweisende Zusatzleiterplatte eine niederohmige Verbindung zwischen zwei Positionen auf der Basisleiterplatte realisiert.
Leiterplatteneinheit nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die als SMD-Bauelement auf der Basisleiterplatte angebundene Zusatzleiterplatte eine Wärmebrücke darstellt.
Leiterplatteneinheit nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Basisleiterplatte und die Zusatzleiterplatte Bestandteil einer optoelektronischen Einheit sind, in welcher die Basisleiterplatte zumindest eine Durchgangsöffnung zur Aufnahme mindestens eines optischen Bauelements aufweist.