DE102021124852A1

DE102021124852A1 - Leiterrahmenanordnung

Info

Publication number: DE102021124852A1
Application number: DE102021124852.3A
Authority: DE
Inventors: Camillo Pilla
Original assignee: TDK Micronas GmbH
Current assignee: TDK Micronas GmbH
Priority date: 2021-09-27
Filing date: 2021-09-27
Publication date: 2023-03-30

Abstract

Eine Leiterrahmenanordnung (10) wird offenbart. Die Leiterrahmenanordnung (10) ist für einen Sensor, einen Controller oder einen Schalter. Die Leiterrahmenanordnung (10) umfasst einen Leiterrahmen (15), eine zwischenangeordnete Leiterplatte (75) und eine Vielzahl elektronischer Komponenten (50). Der Leiterrahmen (15) umfasst eine Vielzahl von Leitungen (30A, 30B, 30C, 30D, 30E, 30F, 30G, 30H) und zumindest ein Anbindelement (15A). Die zwischenangeordnete Leiterplatte (75) ist an das zumindest eine Anbindelement (15A) angebunden und ist elektrisch an die zumindest eine der Vielzahl von Leitungen (30) angebunden. Die Vielzahl elektronischer Komponenten (50) sind an die zwischenangeordnete Leiterplatte (75) angebunden.

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leiterrahmenanordnung für einen Sensor, einen Controller oder einen Schalter, welche eine zwischenangeordnete Leiterplatte (PCB) umfasst.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Moderne Sensoreinheiten und Schalter umfassen eine Vielzahl elektronischer Komponenten. Diese Sensoreinheiten werden in einer Vielzahl von Anwendungen wie beispielsweise Automotive, Industrie- und Endkundengeräte eingesetzt. Die elektronischen Komponenten, die in diesen Sensoreinheiten und Schaltern verwendet werden, können in zwei Gruppen unterteilt werden. Bei der ersten Gruppe handelt es sich um Komponenten mit Metallanschlüssen für eine Verbindung der elektronischen Komponente mit einer Leiterplatte. Diese werden gemeinhin als „bedrahtete Gehäuse“ bezeichnet. Bei der zweiten Gruppe elektronischer Komponenten handelt es sich um Komponenten ohne Metallanschlüsse für die Verbindung der elektronischen Komponente mit der Leiterplatte. Diese elektronischen Komponenten der zweiten Gruppe werden mit Hilfe von Kontaktpunkten unterhalb der elektronischen Komponente mit der Leiterplatte verbunden, anstatt Metallanschlüsse um den Umfang der elektronischen Komponente herum zu verwenden. Diese elektronischen Komponenten werden als „unbedrahtete Gehäuse“ bezeichnet.
1 zeigt eine Ansicht einer vorbekannten Leiterrahmenanordnung 100 nach dem Stand der Technik. Die vorbekannte Leiterrahmenanordnung 100 umfasst einen Leiterrahmen 115 und eine Vielzahl elektronischer Komponenten 150. Der Leiterrahmen 115 umfasst ferner eine Vielzahl von Leitungen 130A, 130B, 130C, 130D, 130E, 130F, 130G, 130H.
Die elektronischen Komponenten 150 werden üblicherweise an dem Leiterrahmen 115 angelötet, um einzelne der elektronischen Komponenten 150 miteinander zu verbinden oder die elektronischen Komponenten 115 mit Strom zu versorgen. Dieses Anlöten der elektronischen Komponenten 150 an dem Leiterrahmen 115 ist beispielsweise zeitaufwendig und anfällig für Fertigungsfehler.
Die Leiterrahmen 115 bestehen aus dünnen Schichten eines leitfähigen Materials und sind daher gegenüber mechanischer Belastung empfindlich. Eine zunehmende Anzahl von miteinander zu verbindenden elektronischen Komponenten 150 kann zu komplexen Geometrien des Leiterrahmens 115 führen. Diese komplexen Geometrien des Leiterrahmens 115 wirken sich nachteilig auf eine mechanische Stabilität des Leiterrahmens 115 aus. Leiterrahmen 115 mit einer großen Anzahl von elektronischen Komponenten 150 sind daher anfällig für Verbiegen und letztlich für ein mechanisches Versagen des Leiterrahmens 115. Dieses mechanische Versagen kann zu defekten Sensoreinheiten und Schaltern führen und je nach Einsatzgebiet der Sensoreinheiten und der Schalter erhebliche technische Schäden verursachen.
Es besteht daher eine Notwendigkeit, Leiterrahmenanordnungen für einen Sensor, einen Controller oder einen Schalter zu verbessern.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Leiterrahmenanordnung bereitzustellen, die eine weniger komplexe Geometrie mit einer ausreichenden mechanischen Stabilität aufweist, um eine zeiteffiziente Montage zu ermöglichen und Fertigungsfehler zu vermeiden.
Zur Lösung dieser Aufgabe stellt die vorliegende Erfindung eine Leiterrahmenanordnung für einen Sensor, einen Controller oder einen Schalter bereit, die einen Leiterrahmen, eine zwischenangeordnete Leiterplatte und eine Vielzahl elektronischer Komponenten umfasst. Der Leiterrahmen umfasst eine Vielzahl von Leitungen und zumindest eine Montagefläche. Die zwischenangeordnete Leiterplatte ist an der zumindest einen Montagefläche angebunden und ist an die zumindest eine der Vielzahl von Leitungen elektrisch angebunden. Die Vielzahl der elektronischen Komponenten sind an der zwischenangeordnete Leiterplatte angebunden.
In einem weiteren Aspekt ist die zwischenangeordnete Leiterplatte ferner an die zumindest eine Montagefläche angebunden. In einem weiteren Aspekt umfasst die zwischenangeordnete Leiterplatte ferner eine vorproduzierte Leiterplatte.
Die vorliegende Erfindung beschreibt ferner eine Verwendung der Leiterrahmenanordnung in einem Sensor, einem Controller oder einem Schalter.
Die vorliegende Erfindung beschreibt auch ein Verfahren zur Herstellung von einer Leiterrahmenanordnung. Das Verfahren umfasst die Schritte eines Vorproduzierens einer zwischenangeordneten Leiterplatte, eines Montierens der vorproduzierten zwischenangeordneten Leiterplatte an einer Montagefläche eines Leiterrahmens; und ein Kontaktieren der vorproduzierten zwischenangeordneten Leiterplatte an zumindest einer von einer Vielzahl von Leitungen von dem Leiterrahmen. Das Vorproduzieren der zwischenangeordneten Leiterplatte umfasst ein/das Anordnen von einer Vielzahl der elektronischen Komponenten an der zwischenangeordneten Leiterplatte.
Das Anordnen der von der Vielzahl der elektronischen Komponenten an der zwischenangeordneten Leiterplatte erfolgt zumindest durch einen Lötprozess, einen Schweißprozess oder einen Prozess einer/der Herstellung eines elektrischen Kontakts unter Verwendung von leitfähigen Klebstoffen.
Das Montieren der vorproduzierten zwischenangeordneten Leiterplatte an der Montagefläche umfasst zumindest eines von einem Lötprozess, einem Schweißprozess oder einem Prozess einer/der Herstellung eines elektrischen Kontakts unter Verwendung von leitfähigen Klebstoffen.
Das Kontaktieren umfasst ein/das Bilden eines elektrischen Kontakts zwischen der vorproduzierten zwischenangeordneten Leiterplatte und zumindest einer der Vielzahl von Leitungen.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung umfasst ferner den Schritt eines Anbringens eines Gehäuses an der Leiterrahmenanordnung.
Die vorliegende Erfindung beschreibt ferner eine Verwendung des Verfahrens zur Herstellung von einer Leiterrahmenanordnung in einem Sensor, einem Controller oder einem Schalter.
Figurenliste

1 zeigt eine Ansicht einer vorbekannten Leiterrahmenanordnung nach dem Stand der Technik.
2 zeigt eine erste Ansicht der Leiterrahmenanordnung nach der vorliegenden Erfindung.
3 zeigt eine Detailansicht der Leiterplatte mit einer Vielzahl elektronischer Komponenten.
4 zeigt eine Detailansicht des Leiterrahmens.
5 zeigt eine Ansicht der Leiterrahmenanordnung, die ferner ein Gehäuse umfasst.
6 zeigt ein Ablauf- bzw. Flussdiagramm, welches ein Verfahren zur Herstellung der Leiterrahmenanordnung beschreibt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung wird nun anhand der Figuren beschrieben. Es ist ersichtlich, dass die hier beschriebenen Ausführungsformen und Aspekte der Erfindung nur beispielhaft sind und den Schutzbereich der Ansprüche in keiner Weise einschränken. Die Erfindung wird durch die Ansprüche und ihre Entsprechungen definiert. Es ist ersichtlich, dass Merkmale eines Aspekts oder einer Ausführungsform der Erfindung mit einem Merkmal eines anderen Aspekts oder anderer Aspekte und/oder Ausführungsformen der Erfindung kombiniert werden können.
2 zeigt eine erste Ansicht der Leiterrahmenanordnung 10 nach der vorliegenden Erfindung. Die Leiterrahmenanordnung 10 umfasst einen Leiterrahmen 15, eine zwischenangeordnete Leiterplatte (PCB) 75, und eine Vielzahl elektronischer Komponenten 50. Der Leiterrahmen 15 ist aus einem leitfähigen Material wie Kupfer, einer Kupferlegierung oder einer Eisen-Nickel-Legierung hergestellt. Der Leiterrahmen 15 umfasst eine Vielzahl von Leitungen 30A, 30B, 30C, 30D, 30E, 30F, 30G, 30H. Die Leitungen 30A, 30B, 30C, 30D, 30E, 30F, 30G, 30H dienen der elektrischen bzw. elektronischen bzw. elektrisch leitenden Verbindung der Leiterrahmenanordnung 10 mit anderen Leiterrahmenanordnungen (nicht dargestellt). Die elektronischen Komponenten 50 bestehen z.B. aus Widerständen, Kondensatoren, Dioden, Transistoren, Induktivitäten oder Leistungsschaltern und sind an den Leiterrahmen 115 angebunden. Die elektronischen Komponenten 50 sind elektrisch angebunden an die bzw. verbunden mit den Leitungen 30A, 30B, 30C, 30D, 30E, 30F, 30G, 30H des Leiterrahmens 15. Die zwischenangeordnete Leiterplatte 75 besteht aus mindestens zwei Schichtlagen. Diese zumindest zwei Schichtlagen umfassen zumindest eine Schichtlage aus einem leitfähigen Material, zum Beispiel Kupfer. Diese zumindest zwei Lagen umfassen ferner zumindest eine Schichtlage aus einem nicht leitenden Material.
3 zeigt eine Detailansicht der zwischenangeordneten Leiterplatte 75 welche eine Vielzahl elektronischer Komponenten 50 hat bzw. aufweist. Die zwischenangeordnete Leiterplatte 75 stützt die elektronischen Komponenten 50 mechanisch und verbindet diese elektrisch mit Hilfe von Leiterbahnen oder Kontaktstellen 60. Diese Kontaktstellen 60 werden aus der zumindest einen Schichtlage geätzt, welche das leitende Material, z. B. Kupfer, enthält. Die zumindest eine Schichtlage mit dem leitenden Material wird auf und/oder zwischen die zumindest eine Schichtlage mit dem nichtleitenden Material, z. B. vorimprägnierte Kompositmaterialien bzw. Mehrschichtmaterialien, laminiert. Die elektronischen Komponenten 50 werden an die leitenden Kontaktstellen 60 der zwischenangeordneten Leiterplatte 75 gelötet. Die zwischenangeordnete Leiterplatte 75 wird z.B. in einem separaten Produktionsschritt hergestellt, der auch als Vorproduktion bezeichnet wird. Diese Vorproduktion umfasst das Verlöten einer Vielzahl elektronischer Komponenten 50 mit der zwischenangeordneten Leiterplatte 75. Die zwischenangeordnete Leiterplatte 75 dieser Vorproduktion wird auch als vorproduzierte zwischenangeordnete Leiterplatte 75P bezeichnet.
4 zeigt eine Detailaufnahme des Leiterrahmens 15. Der Leiterrahmen 15 umfasst im Wesentlichen alle Komponenten des Leiterrahmens 115 des Standes der Technik. Der Leiterrahmen 15 umfasst ferner ein Anbindelement 15A. Das Anbindelement 15A ist zum Montieren der zwischenangeordneten Leiterplatte 75 an dem Leiterrahmen 15 ausgebildet. Das Anbindelement 15A ermöglicht es, die Leiterplatte 75 einfach und zuverlässig zu montieren. Das Anbindelement 15A ist so ausgebildet bzw. ausgestaltet, dass es die montierte Leiterplatte 75P aufnehmen kann. Das Anbindelement 15A ist einstückig mit zumindest einer der Vielzahl von Leitungen 30A, 30B, 30C, 30D, 30E, 30F, 30G, 30H ausgebildet, wobei die zumindest eine der Vielzahl von Leitungen 30A, 30B, 30C, 30D, 30E, 30F, 30G, 30H das Anbindelement 15A mechanisch stützt.
Die montierte zwischenangeordnete Leiterplatte 75 ist zum Beispiel die vorproduzierte zwischenangeordnete Leiterplatte 75P. Diese vorproduzierte zwischenangeordnete Leiterplatte 75P umfasst die Vielzahl elektronischer Komponenten 50. Die elektronischen Komponenten 50 sind z.B. CMOS-Halbleiter, RC/RL-Schaltungen, RLC-Schaltungen oder eine Kombination aus diesen. Die vorproduzierte zwischenangeordnete Leiterplatte 75 ist elektrisch an die Leitungen 30A, 30B, 30C, 30D, 30E, 30F, 30G, 30H angebunden. Dieses Anbinden bzw. Verbinden der vorproduzierten zwischenangeordneten Leiterplatte 75P mit den Leitungen 30A, 30B, 30C, 30D, 30E, 30F, 30G, 30H erlaubt es, die Produktionszeiten für die Leiterrahmenanordnung 10 zu reduzieren und erhöht eine Qualität und Zuverlässigkeit der Leiterrahmenanordnung 10.
Wie auch aus 4 ersichtlich ist, weist der Leiterrahmen 15 im Vergleich zu dem in 1 dargestellten vorbekannten Leiterrahmen 115 eine geometrisch weniger komplexe Struktur auf. Der gemäßerfindungsgemäße Leiterrahmen 15 ist daher im Vergleich zum vorbekannten Leiterrahmen 115 weniger empfindlich gegenüber einer mechanischen Belastung. Der Leiterrahmen 15 ist daher weniger anfällig für Verbiegen und letztlich für ein mechanisches Versagen des Leiterrahmens 15.
5 zeigt eine Ansicht der Leiterrahmenanordnung 10 welche ferner ein Gehäuse 60 umfasst. Das Gehäuse 60 deckt die zwischenangeordnete Leiterplatte 75, die an die zwischenangeordnete Leiterplatte 75 angebundenen elektronischen Komponenten 50 und das Anbindelement 15A des Leiterrahmens 15 ab. Das Gehäuse deckt ferner zumindest einen Teil des Leiterrahmens 15 ab, um einen physischen Kontakt einer Außenseite mit der zwischenangeordneten Leiterplatte 75, den elektronischen Komponenten 50 und einem abgedeckten Abschnitt des Leiterrahmens 15, der zumindest das Anbindelement 15A umfasst, zu vermeiden.
6 zeigt ein Ablauf- bzw. Flussdiagramm, welches das Verfahren 200 zur Herstellung der Leiterrahmenanordnung 10 beschreibt. Das Verfahren 200 umfasst ein Vorproduzieren einer zwischenangeordneten Leiterplatte 75P in Schritt S100. Das Vorproduzieren umfasst ein/das Anordnen einer Vielzahl elektronischer Komponenten 50 an der zwischenangeordneten Leiterplatte 75. Das Anordnen der elektronischen Komponenten 50 an der zwischenangeordneten Leiterplatte 75 erfolgt beispielsweise durch einen Lötprozess, einen Schweißprozess oder einem Prozess einer/der Herstellung eines elektrischen Kontakts unter Verwendung von leitfähigen Klebstoffen. Das Verfahren 200 umfasst ferner ein Montieren der vorproduzierten zwischenangeordneten Leiterplatte 75P an dem Anbindelement 15A des Leiterrahmens 15 in Schritt S 110. Das Montieren der vorproduzierten zwischenangeordneten Leiterplatte 75P an dem Anbindelement 15A erfolgt durch einen Lötprozess, einen Schweißprozess oder einem Prozess einer/der Herstellung eines elektrischen Kontakts unter Verwendung von leitfähigen Klebstoffen. Das Verfahren 200 umfasst ferner ein Kontaktieren der vorproduzierten zwischenangeordneten Leiterplatte 75P mit zumindest einer der Vielzahl von Leitungen 30A, 30B, 30C, 30D, 30E, 30F, 30G, 30H des Leiterrahmens 15 in Schritt S120. Das Kontaktieren umfasst ein/das Herstellen eines elektrischen Kontakts zwischen der vorproduzierten zwischenangeordneten Leiterplatte 75P und zumindest einer der Vielzahl von Leitungen 30A, 30B, 30C, 30D, 30E, 30F, 30G, 30H.
Bezugszeichenliste

10: Leiterrahmenanordnung
15: Leiterrahmen
15A: Anbindelement
30A, 130A: erste Leitung
30B, 130B: zweite Leitung
30C, 130C: dritte Leitung
30D, 130D: vierte Leitung
30E, 130E: fünfte Leitung
30F, 130F: sechste Leitung
30G, 130G: siebte Leitung
30H, 130H: achte Leitung
50, 150: elektronische Komponenten
60: Gehäuse
65: Kontaktstellen
75: zwischenangeordnete Leiterplatte (PCB)
75P: vorproduzierten zwischenangeordneten Leiterplatte
100: vorbekannte Leiterrahmenanordnung
115: vorbekannter Leiterrahmen
200: Verfahren

Claims

Leiterrahmenanordnung (10) für einen Sensor, einen Controller oder einen Schalter, wobei die Leiterrahmenanordnung (10) umfasst: einen Leiterrahmen (15) umfassend eine Vielzahl von Leitungen (30A-30H) und zumindest ein Anbindelement (15A); eine zwischenangeordnete Leiterplatte (75) angebunden an dem zumindest einen Anbindelement (15A), wobei die zwischenangeordnete Leiterplatte (75) elektrisch an die zumindest eine der Vielzahl von Leitungen (30A-30H) angebunden ist; und eine Vielzahl elektronischer Komponenten (50), wobei die elektronischen Komponenten (50) an der zwischenangeordnete Leiterplatte (75) angebunden sind.
Leiterrahmenanordnung (10) nach Anspruch 1, bei welcher die zwischenangeordnete Leiterplatte (75) ferner eine vorproduzierte Leiterplatte (75P) umfasst.
Verwendung von der Leiterrahmenanordnung (10) nach Anspruch 1 oder 2 in einem Sensor, einem Controller oder einem Schalter.
Verfahren (200) zur Herstellung von einer Leiterrahmenanordnung (10), wobei das Verfahren (200) die Schritte umfasst: Vorproduzieren (S100) einer zwischenangeordneten Leiterplatte (75P), wobei das Vorproduzieren (S100) ein/das Anordnen von einer Vielzahl der elektronischen Komponenten (50) an der zwischenangeordnete Leiterplatte (75) umfasst; Montieren (S110) der vorproduzierten zwischenangeordneten Leiterplatte (75P) an einem Anbindelement (15A) von einem Leiterrahmen (15); und Kontaktieren (S120) der vorproduzierten zwischenangeordneten Leiterplatte (75P) an zumindest einer von einer Vielzahl von Leitungen (30A-30H) von dem Leiterrahmen (15).
Verfahren (200) nach Anspruch 4, bei welchem: das Anordnen der Vielzahl elektronischer Komponenten (50) an der zwischenangeordneten Leiterplatte (75) zumindest eines von einem Lötprozess, einem Schweißprozess oder einem Prozess einer/der Herstellung eines elektrischen Kontakts unter Verwendung von leitfähigen Klebstoffen umfasst.
Verfahren (200) nach Anspruch 4 oder 5, bei welchem: das Montieren (S 110) von der vorproduzierten zwischenangeordneten Leiterplatte (75P) an dem Anbindelement (15A) zumindest eines von einem Lötprozess, einem Schweißprozess oder einem Prozess einer/der Herstellung eines elektrischen Kontakts unter Verwendung von leitfähigen Klebstoffen umfasst.
Verfahren (200) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei welchem: das Kontaktieren (S120) ein/das Bilden eines elektrischen Kontakts zwischen der vorproduzierten zwischenangeordneten Leiterplatte (75P) und zumindest einer der Vielzahl von Leitungen (30A-30H) umfasst.
Verfahren (200) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, ferner umfassend den Schritt: Anbringen (S130) von einem Gehäuse (60) an der Leiterrahmenanordnung (10).
Verwendung von dem Verfahren (200) zur Herstellung von einer Leiterrahmenanordnung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche 4 bis 8 in einem Sensor, einem Controller oder einem Schalter.