DE102023210162A1 - Electronic assembly with spacer for an electronic component on a substrate - Google Patents
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Abstract
Eine elektronische Baugruppe (10) umfasst ein als Leiterplatte ausgebildetes Substrat (12) mit einer ersten (16) und einer dieser gegenüberliegenden zweiten Hauptfläche (18), wobei sich auf dessen zweiter Hauptfläche (18) zumindest ein erstes Pad (20) zum Anschließen eines bedrahteten elektronischen Bauteils erstreckt, wobei sich ein Durchgangsloch (22) ausgehend von dem ersten Pad (20) durch das Substrat (12) hindurch bis zu der gegenüberliegenden ersten Hauptfläche (16) erstreckt. Ferner umfasst die elektronische Baugruppe (10) das elektronische Bauteil (14), das wenigstens einen Anschlussdraht (24) aufweist, der in das Durchgangsloch (22) gesteckt ist und sich durch das Durchgangsloch (22) hindurch zu der gegenüberliegenden zweiten Hauptfläche (18) erstreckt. Der Anschlussdraht (24) ist mit dem ersten Pad (20) verlötet (26) ist. Das elektronische Bauteil (14) erstreckt sich in einem Abstand von der ersten Hauptfläche (16). Ferner umfasst die elektronische Baugruppe (10) zumindest ein auf der ersten Hauptfläche (16) ausgebildetes zweites Pad (28) sowie wenigstens einen auf dem zweiten Pad (28) aus einem Lot bzw. einer Lötpaste ausgebildeten Abstandhalter (30), der zusammen mit dem unterliegenden zweiten Pad (28) eine Höhe aufweist, die im Wesentlichen dem Abstand zwischen dem elektronischen Bauteil (14) und der ersten Hauptfläche (16) entspricht.An electronic assembly (10) comprises a substrate (12) designed as a circuit board with a first (16) and a second main surface (18) opposite thereto, wherein at least one first pad (20) for connecting a wired electronic component extends on the second main surface (18), wherein a through hole (22) extends from the first pad (20) through the substrate (12) to the opposite first main surface (16). The electronic assembly (10) further comprises the electronic component (14), which has at least one connecting wire (24) which is inserted into the through hole (22) and extends through the through hole (22) to the opposite second main surface (18). The connecting wire (24) is soldered (26) to the first pad (20). The electronic component (14) extends at a distance from the first main surface (16). Furthermore, the electronic assembly (10) comprises at least one second pad (28) formed on the first main surface (16) and at least one spacer (30) formed on the second pad (28) from a solder or a solder paste, which, together with the underlying second pad (28), has a height that essentially corresponds to the distance between the electronic component (14) and the first main surface (16).
Description
Technisches GebietTechnical area
Verschiedene Aspekte betreffen eine elektronische Baugruppe mit einem als Leiterplatte ausgebildeten Substrat, auf dem ein bedrahtetes elektronisches Bauteil montiert ist. Das bedrahtete elektronische Bauteil kann nach THT-Bauweise angebracht sein und sein Abstand von dem Substrat ist durch ein oder mehrere Abstandshalter festgelegt.Various aspects relate to an electronic assembly with a substrate designed as a printed circuit board on which a wired electronic component is mounted. The wired electronic component can be mounted using a THT design and its distance from the substrate is determined by one or more spacers.
Technischer HintergrundTechnical background
Elektronische Bauteile können im Rahmen der Bestückung von Leiterplatten auf verschiedene Weise an den vorgesehenen Stellen auf der Oberfläche der Leiterplatten befestigt und dadurch ggf. mit anderen elektronischen Bauteilen elektrisch verbunden werden. Standardverfahren hierzu stellen etwa die Oberflächenmontage (engl. surface mounting technology, SMT) oder die Durch- oder Einsteckmontage (engl. through-hole technology, THT) dar. Während die der Oberflächenmontage entsprechenden SMD-Bauteile (engl. surface mounted devices) mittels lötfähiger Anschlussflächen oder -beinchen direkt auf eine Leiterplatte gelötet werden, sind die THT-Bauteile radial oder axial etc. bedrahtet, wobei die Drähte durch vorab gebildete Löcher in der Leiterplatte bzw. Platine hindurchgesteckt und auf der Rückseite der Leiterplatte verlötet werden.When assembling circuit boards, electronic components can be attached to the designated places on the surface of the circuit board in various ways and can thereby be electrically connected to other electronic components. Standard methods for this include surface mounting technology (SMT) or through-hole technology (THT). While surface mounted devices (SMD) are soldered directly onto a circuit board using solderable connection surfaces or pins, THT components are wired radially or axially, etc., with the wires being pushed through pre-formed holes in the circuit board or circuit board and soldered onto the back of the circuit board.
Es ist gängige Praxis, sogenannte Spacer beziehungsweise Abstandshalter bei der Montage dieser Bauteile zu verwenden. Im Fall von SMD-Bauteilen dienen solche Abstandshalter unter anderem dazu, einen definierten Lötspalt zwischen einem entsprechenden Löt- oder Anschlusspad auf der Leiterplatte und der gegenüberliegenden Anschlussfläche des SMD-Bauteils sicherzustellen, so dass die Lötpaste eine verlässliche, dauerhafte und elektrisch widerstandsfreie Verbindung zwischen diesen Flächen bereitstellt. Beispiele der Implementation von Spacern für die Oberflächenmontage sind unter anderem in den Druckschriften
Auch im Fall von THT-Bauteilen werden Spacer bzw. Abstandshalter verwendet. Hierbei legen diese aber nicht einen Abstand zwischen zwei gegenüberliegenden Anschlussflächen fest, sondern stellen vielmehr sicher, dass die montierten Bauteile vorgegebenen Rüttelanforderungen entsprechen, d.h. Anforderungen an die mechanische Stabilität genügen. Solche Anforderungen werden insbesondere an elektronische Baugruppen gestellt, die Aufgaben elektronischer Steuerung oder des Betriebs von Funktionseinheiten in bewegten Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen ausführen. Weitere Gesichtspunkte betreffen die Ermöglichung einer bestimmten Klebemenge zwischen Bauteil und Leiterplattenoberfläche durch einen definierten Abstand. Es geht hierbei folglich jeweils um den Abstand des eigentlichen Körpers des elektronischen Bauteils von der Leiterplattenoberfläche.Spacers are also used in the case of THT components. However, these do not specify a distance between two opposing connection surfaces, but rather ensure that the assembled components meet specified vibration requirements, i.e. meet mechanical stability requirements. Such requirements are particularly placed on electronic assemblies that perform electronic control tasks or the operation of functional units in moving vehicles, particularly motor vehicles. Other aspects relate to enabling a certain amount of adhesive between the component and the circuit board surface through a defined distance. This therefore concerns the distance between the actual body of the electronic component and the circuit board surface.
Die entsprechenden Spacer beziehungsweise Abstandshalter können aus Kunststoff oder Metall gebildet sein und werden durch Löten, Kleben, Schrauben oder Einrasten befestigt. Um durch diese den entsprechenden Abstand einzuhalten sind verschiedene Möglichkeiten bekannt und gängige Praxis:
- Beispielsweise kann das Bauteil selbst in integrierter Weise einen Spacer aufweisen. Allerdings besteht hierbei das Problem, dass die verwendeten Bauteile oftmals Standardprodukte (Massenware) darstellen und daher jedenfalls nicht jedes elektronische Bauteil von vornherein eine entsprechende Spacerausbildung aufweist. Oftmals ist daher eine Modifikation am Design solcher Bauteile erforderlich, die mit höherem Aufwand verbunden sein kann.
- For example, the component itself can have a spacer integrated. However, the problem here is that the components used are often standard products (mass-produced goods) and therefore not every electronic component has a corresponding spacer design from the outset. A modification to the design of such components is therefore often necessary, which can involve greater effort.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, spezielle Spacer bzw. Abstandshalter direkt auf der Leiterplatte zu platzieren, wie oben beschrieben durch Löten, Kleben, Schrauben oder Einrasten, etc. Aber auch hier können sich Nachteile dadurch ergeben, dass eine Vielzahl von kleinen mechanischen Bauelementen als Spacer zu verwenden ist, welches vergleichsweise hohe Kosten mit sich bringen kann. Ferner haben solche Spacer zusätzlich den Nachteil, dass, wenn sie beispielsweise verlötet werden, die damit verbundenen Lötstellen aufgrund der mechanischen Belastung oder auch thermischen Spannung Schaden nehmen können. Im schlimmsten Fall können sich die betroffenen Spacer beziehungsweise Abstandshalter lösen und in der elektronischen Baugruppe Kurzschlüsse verursachen.Another option is to place special spacers directly on the circuit board, as described above by soldering, gluing, screwing or snapping in, etc. However, this can also have disadvantages because a large number of small mechanical components have to be used as spacers, which can be relatively expensive. Furthermore, such spacers have the additional disadvantage that if they are soldered, for example, the associated soldering points can be damaged due to the mechanical stress or thermal stress. In the worst case, the affected spacers can come loose and cause short circuits in the electronic assembly.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, den Abstand mithilfe spezieller externer Montagevorrichtungen einzustellen, welche z.B. nach dem Aushärten des Klebers entfernt werden. Aber auch hier entsteht zusätzlicher Aufwand durch entsprechende Vorrichtungen, und es werden weitere Fertigungsschritte erforderlich, welches ebenfalls wieder zu erhöhten Kosten führen kann.Another option is to adjust the distance using special external mounting devices, which are removed after the adhesive has hardened, for example. But this also requires additional effort due to the corresponding devices and additional manufacturing steps, which can also lead to increased costs.
Die Druckschrift
Folglich besteht das Bedürfnis nach einer Einsparung von Kosten und einer Reduzierung des Aufwands für die Einstellung jeweils vorgegebener Abstände von THT-Bauteilen von der unterliegenden Leiterplatte, bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung oder sogar Verbesserung der Produktqualität im Hinblick auf mechanische Stabilität und Dauerhaftigkeit.Consequently, there is a need to save costs and reduce the effort required to adjust the specified distances between THT components and the underlying circuit board, while maintaining or even improving product quality in terms of mechanical stability and durability.
Darstellung verschiedener AspektePresentation of various aspects
Aspekte der Erfindung gehen aus von einer elektronischen Baugruppe, die ein als Leiterplatte ausgebildetes Substrat und zumindest ein elektronisches Bauteil umfasst. Es handelt sich um ein axial oder radial etc. bedrahtetes elektronisches Bauteil, insbesondere um ein THT-Bauteil. Auf einer zweiten der beiden Hauptflächen des Substrats erstreckt sich zumindest ein erstes Pad zum Anschließen eines bedrahteten elektronischen Bauteils. Das Pad kann ein Anschluss- und Lötpad sein und eine flächige Erweiterung einer das elektronische Bauteil verbindenden Leiterbahn, z.B. aus Kupfer oder Aluminium sein. Die Leiterbahn und das erste Pad können oberflächenbehandelt sein (OSP, HAL, HASL, Chemisch Zinn oder Silber, ENIG, ENEPIG, PALLATEC etc.).Aspects of the invention are based on an electronic assembly that comprises a substrate designed as a circuit board and at least one electronic component. It is an axially or radially etc. wired electronic component, in particular a THT component. At least one first pad for connecting a wired electronic component extends on a second of the two main surfaces of the substrate. The pad can be a connection and soldering pad and a flat extension of a conductor track connecting the electronic component, e.g. made of copper or aluminum. The conductor track and the first pad can be surface-treated (OSP, HAL, HASL, chemical tin or silver, ENIG, ENEPIG, PALLATEC etc.).
Ein Durchgangsloch erstreckt sich ausgehend von diesem ersten Anschlusspad durch das Substrat hindurch bis zu einer gegenüberliegenden ersten Hauptfläche des Substrats. Dabei kann eine Öffnung des Durchgangslochs zur zweiten Hauptfläche innerhalb des Pads oder angrenzend zu diesem ausgebildet ein. Das Durchgangsloch kann eine Innenmetallisierung aufweisen.A through hole extends from this first connection pad through the substrate to an opposite first main surface of the substrate. An opening of the through hole to the second main surface can be formed within the pad or adjacent to it. The through hole can have an internal metallization.
Das elektronische Bauteil weist wenigstens einen Anschlussdraht auf. Dieser ist in das Durchgangsloch gesteckt und erstreckt sich durch das Durchgangsloch hindurch zu einer gegenüberliegenden zweiten Hauptfläche. Der leicht hervorstehende Anschlussdraht ist dort - vorzugsweise durch Schwall- oder Wellenlöten von der zweiten Hauptfläche aus - mit dem ersten Pad verlötet. Dies entspricht im Wesentlichen der THT-Bauweise.The electronic component has at least one connecting wire. This is inserted into the through hole and extends through the through hole to an opposite second main surface. The slightly protruding connecting wire is soldered to the first pad there - preferably by flow or wave soldering from the second main surface. This essentially corresponds to the THT design.
Das elektronische Bauteil erstreckt sich mit seinem Körper (betrachtet ohne den Draht) in einem Abstand von („oberhalb“) der ersten Hauptfläche. Handelt es sich beispielsweise um einen liegenden zylinderförmigen Körper, so kann der Abstand über seine Länge hinweg im Wesentlichen konstant sein. Handelt es sich dagegen beispielsweise um einen scheiben- oder kugelförmigen Körper, so kann der Abstand auch variabel (abhängig von der Position auf der Oberfläche der Leiterplatte) sein.The electronic component extends with its body (considered without the wire) at a distance from ("above") the first main surface. If, for example, it is a horizontal cylindrical body, the distance can be essentially constant along its length. If, on the other hand, it is a disk- or spherical body, for example, the distance can also be variable (depending on the position on the surface of the circuit board).
Aspekte der Erfindung sehen nun vor, dass die elektronische Baugruppe ferner zumindest ein auf der ersten Hauptfläche ausgebildetes zweites Pad umfasst. Dieses zweite Pad kann auf gleiche Weise wie das erste Pad ausgebildet sein. Insbesondere ist es aber in der Lage, Lötpaste aufzunehmen und in einem Lötprozess eine sichere und verlässliche Verbindung mit dem entstehenden Lot einzugehen. Infolgedessen ist nun auf dem zweiten Pad ein aus einem Lot bzw. einer Lötpaste ausgebildeter Abstandhalter eingerichtet, der zusammen mit dem unterliegenden zweiten Pad eine Höhe aufweist, die im Wesentlichen dem oben genannten Abstand zwischen dem elektronischen Bauteil und der ersten Hauptfläche entspricht.Aspects of the invention now provide that the electronic assembly further comprises at least one second pad formed on the first main surface. This second pad can be formed in the same way as the first pad. In particular, however, it is able to absorb solder paste and to form a secure and reliable connection with the resulting solder in a soldering process. As a result, a spacer formed from a solder or a solder paste is now arranged on the second pad, which, together with the underlying second pad, has a height that essentially corresponds to the above-mentioned distance between the electronic component and the first main surface.
Es ist folglich eine Grundidee, Lötpaste zum Ausbilden eines Abstandshalters zu verwenden, indem nämlich durch diese eine Erhöhung auf der Leiterplatte erzeugt wird. Die Bildung des Abstandshalters kann in einem gemeinsamen Schritt mit dem Lötprozess anderer Bauteile auf der Leiterplatte erfolgen, nämlich insbesondere dann, wenn auf der gleichen oder beiden Hauptfläche(n) gleichzeitig z.B. ein Reflow-Löten zum Anschließen von SMD-Bauteilen auf der gleichen Leiterplatte stattfindet. Die nach dem SMD-Prozess erstarrten Abstandshalter können nun in einem nachfolgenden THT-Löt oder Klebeprozess als solche bei der Montage der betreffenden elektronischen Bauteile verwendet werden.It is therefore a basic idea to use solder paste to form a spacer, namely by creating a raised area on the circuit board. The formation of the spacer can take place in a joint step with the soldering process of other components on the circuit board, namely in particular when, for example, reflow soldering takes place on the same or both main surfaces at the same time to connect SMD components on the same circuit board. The spacers solidified after the SMD process can now be used as such in a subsequent THT soldering or gluing process when assembling the relevant electronic components.
Somit entstehen praktisch kaum erhöhte Kosten (Berechnungen zufolge derzeit je nach Ausführung lediglich ungefähr 0,2 ct je Abstandspunkt für die Lötpaste), und zudem entfällt der Zusatzaufwand für die Montage der bisher eingesetzten Abstandshalter bzw. Spacer, weil ein vorhandener Prozessschritt ausgenutzt wird. Einzig das Layout der auf dem Substrat im Regelfall fotolithografisch auszubildenden Leiterbahnen ist durch entsprechend zusätzliche Pads vorab anzupassen. Jedenfalls werden somit Kosten und Aufwand gesenkt.This means that there are practically no additional costs (according to calculations, depending on the design, currently only around 0.2 cents per spacing point for the solder paste), and the additional effort for mounting the previously used spacers is also eliminated because an existing process step is used. Only the layout of the conductor tracks, which are usually formed photolithographically on the substrate, has to be adjusted in advance using additional pads. In any case, this reduces costs and effort.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Höhe des aus der Lötpaste gebildeten Abstandshalters relativ gut durch den jeweiligen Prozess kontrollierbar ist, wie Versuche der Erfinder zeigen. Die letztendlich nach dem Abkühlen resultierende Höhe bestimmt sich nach der Fläche und der Geometrie des unterliegenden zweiten Pads. Die während des Prozesses aufgetragene Lötpaste nimmt dabei eine von verschiedenen weiteren, aber bekannten Faktoren (chemische Zusammensetzung, Temperaturverlauf, etc.) abhängige Form auf dem zweiten Pad ein. Durch entsprechende Dimensionierung und Geometrie des zweiten Pads im Layout kann daher die Höhe des Abstandshalters präzise eingestellt werden. Auch ist es dadurch möglich, verschiedene Abstände bzw. Höhen für unterschiedliche Spacer auf der gleichen Leiterplatte in die Praxis umzusetzen. Es ist anzumerken, dass auch eine Stufenschablone eingesetzt werden kann, um die Lötpastenmenge und damit die resultierende Höhe des Abstandshalters zu beeinflussen.A further advantage is that the height of the spacer formed from the solder paste can be controlled relatively well by the respective process, as experiments by the inventors have shown. The final height resulting after cooling is determined by the area and geometry of the underlying second pad. The solder paste applied during the process takes on a shape on the second pad that depends on various other, but known, factors (chemical composition, temperature profile, etc.). By appropriately dimensioning and geometry of the second pad in the layout, the height of the spacer can therefore be precisely adjusted. This also makes it possible to put different distances or heights for different spacers on the same circuit board into practice. It should be noted that a step stencil can also be used to influence the amount of solder paste and thus the resulting height of the spacer.
Einer Weiterbildung zufolge ist das elektronische Bauteil ein THT-Bauteil. Es ergeben sich dadurch die oben genannten Vorteile.According to a further development, the electronic component is a THT component. This results in the advantages mentioned above.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das zumindest eine zweite Pad aus dem gleichen Material und mit gleicher Dicke auf dem Substrat ausgebildet wie das zumindest eine erste Pad, vorzugsweise aus Kupfer, oder Aluminium, oder Legierungen derselben. Dadurch können einheitliche Prozesse bei der Herstellung der Leiterbahnen und weiterer Strukturen auf der Leiterplatte genutzt werden, welches die Kosten reduziert.According to one embodiment, the at least one second pad is made of the same material and with the same thickness on the substrate as the at least one first pad, preferably made of copper, or aluminum, or alloys thereof. This allows uniform processes to be used in the production of the conductor tracks and other structures on the circuit board, which reduces costs.
Eine weitere Weiterbildung sieht vor, dass das zumindest eine zweite Pad weder mit dem zumindest einen ersten Pad noch mit weiteren auf der ersten Hauptfläche ausgebildeten Leiterbahnen verbunden, sondern vielmehr elektrisch isoliert ausgebildet ist. Mit anderen Worten, das zweite Pad mit dem Abstandshalter darauf ist in elektrischer Hinsicht im Wesentlichen funktionsfrei.A further development provides that the at least one second pad is neither connected to the at least one first pad nor to further conductor tracks formed on the first main surface, but rather is designed to be electrically insulated. In other words, the second pad with the spacer on it is essentially functionless from an electrical point of view.
Einer weiteren Weiterbildung der vorgeschlagenen elektronischen Baugruppe zufolge ist das Substrat aus einem feuerbeständigen FR4-Material gebildet. Dieses Material ist gerade auch für Anwendungen im Kraftfahrzeugen gängig verwendet, wobei aber dieses - da es nicht aus einem Spritzgusswerkzeug stammt - herkömmlich Schwierigkeiten bereitet, wenn Spacer (als fertige Bauelemente) nachträglich angelötet werden sollen. Vorliegend ist die Bildung der Spacer davon unabhängig, so dass hier ein weiterer Vorteil vorliegt.According to a further development of the proposed electronic assembly, the substrate is made of a fire-resistant FR4 material. This material is also commonly used for applications in motor vehicles, but since it does not come from an injection molding tool, it usually causes difficulties when spacers (as finished components) are to be subsequently soldered on. In this case, the formation of the spacers is independent of this, so this is another advantage.
Ausführungsbeispielen zufolge stützt der Abstandhalter eine der ersten Hauptfläche zugewandte Oberfläche des elektronischen Bauteils, d.h. ein dauerhafter mechanischer Kontakt liegt vor. Es ist aber auch möglich, dass der Abstandhalter bzw. Spacer nach dem Prozess geringfügig an Höhe verliert (schrumpft), so dass ein geringfügiger Spalt am Endprodukt verbleiben kann.According to embodiments, the spacer supports a surface of the electronic component facing the first main surface, i.e. there is permanent mechanical contact. However, it is also possible that the spacer loses a small amount of height (shrinks) after the process, so that a small gap can remain in the end product.
Weiteren Ausführungsbeispielen der elektronische Baugruppe zufolge ist das elektronische Bauteil ein Kondensator, eine Spule, ein Transformator, ein Stecker oder ein elektronischer Schalter. Andere elektronische Bauteile können aber ebenso durch einen Abstandshalter unterstützt werden.According to further embodiments of the electronic assembly, the electronic component is a capacitor, a coil, a transformer, a connector or an electronic switch. However, other electronic components can also be supported by a spacer.
Ferner ist es auch möglich, wenigstens zwei der Abstandhalter in Bezug auf das elektronische Bauteil vorzusehen.Furthermore, it is also possible to provide at least two of the spacers with respect to the electronic component.
Wie oben erwähnt betreffen weitere Aspekte der Erfindung in Mischbauweise (SMD, THT) erstellte elektronische Baugruppen. Neben dem bedrahteten elektronischen Bauteil können dabei wenigstens ein oder mehrere SMD-Bauteil(e) auf der ersten und/oder der zweiten Hauptfläche ausgebildet sein. Wie beschrieben tritt hier der Vorteil hervor, dass der Abstandhalter für das THT-Bauteil bereits in einem vorhergehenden SMT-Prozess sozusagen en passant miterzeugt werden kann, welches Kosten und Aufwand in erheblicher Weise spart.As mentioned above, further aspects of the invention relate to electronic assemblies produced using a mixed construction method (SMD, THT). In addition to the wired electronic component, at least one or more SMD components can be formed on the first and/or the second main surface. As described, the advantage here is that the spacer for the THT component can already be produced en passant in a previous SMT process, so to speak, which saves costs and effort to a considerable extent.
Insbesondere können das eine oder die mehreren SMD-Bauteile durch Lot mit entsprechenden dritten Pads verbunden sein, und der wenigstens eine Abstandhalter für das bedrahtete elektronische Bauteil und die Lötverbindungen der SMD-Bauteile sind in einem gemeinsamen Reflow-Lötprozess gebildet. Anstatt dem Reflow-Löten können auch andere Weichlötprozesse sinnvoll sein.In particular, the one or more SMD components can be connected to corresponding third pads by solder, and the at least one spacer for the wired electronic component and the solder connections of the SMD components are formed in a common reflow soldering process. Instead of reflow soldering, other soft soldering processes can also be useful.
Verschiedene Aspekte sehen auch vor, dass die in der elektronischen Baugruppe realisierte elektrische Schaltungsanordnung zur Steuerung oder zum Betrieb einer Funktionseinheit eines Kraftfahrzeugs eingerichtet ist, insbesondere eines elektrischen Schiebedachs oder Fensterhebers oder eines elektrischen Heizgeräts. In diesen Einsatzbereichen bestehen besondere Anforderungen an die mechanische Stabilität und Verlässlichkeit, so dass sich die Vorteile hier besonders auswirken.Various aspects also provide that the electrical circuit arrangement implemented in the electronic assembly is designed to control or operate a functional unit of a motor vehicle, in particular an electric sunroof or window lifter or an electric heater. In these areas of application, there are special requirements for mechanical stability and reliability, so that the advantages are particularly evident here.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der diversen Aspekte ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Merkmale und Funktionen.Further advantages, features and details of the various aspects emerge from the claims, the following description of preferred embodiments and from the drawings. In the figures, the same reference numerals designate the same features and functions.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenShort description of the drawings
Es zeigen:
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1 in schematischer Darstellung einen ausschnittweisen Querschnitt durch eine Leiterplatte mit THT- und SMD-Bauteilen einer elektronischen Baugruppe gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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1 in a schematic representation of a partial cross-section through a printed circuit board with THT and SMD components of an electronic assembly according to an embodiment;
Bevorzugte Ausführungsform(en) der ErfindungPreferred embodiment(s) of the invention
In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele ist zu berücksichtigen, dass die vorliegende Offenbarung der verschiedenen Aspekte nicht auf die Details des Aufbaus und der Anordnung der Komponenten beschränkt ist, wie sie in der nachfolgenden Beschreibung und in den Figuren dargestellt sind. Die Ausführungsbeispiele können auf verschiedenen Wegen in die Praxis umgesetzt oder ausgeführt werden. Es ist des Weiteren zu berücksichtigen, dass die hier verwendete Ausdrucksweise und Terminologie lediglich zum Zweck der konkreten Beschreibung verwendet wird und diese sollten nicht durch den Fachmann als solche in einschränkender Weise ausgelegt werden. Ferner bezeichnen in nachfolgender Beschreibung gleiche Bezugszeichen in den verschiedenen Ausführungsbeispielen oder Figuren gleiche oder ähnliche Merkmale oder Gegenstände, so dass in einigen Fällen auf eine wiederholte detaillierte Beschreibung derselben verzichtet wird, um die Kompaktheit und Übersichtlichkeit der Darstellung zu bewahren.In the following description of preferred embodiments, it is to be understood that the present disclosure of the various aspects is not limited to the details of the construction and arrangement of the components as shown in the following description and in the figures. The embodiments can be practiced or carried out in a variety of ways. It is further to be understood that the phraseology and terminology used herein is for the purpose of specific description only and should not be interpreted as limiting by one skilled in the art. Furthermore, in the following description, the same reference numerals in the various embodiments or figures designate the same or similar features or objects, so that in some cases a repeated detailed description of the same is omitted in order to maintain the compactness and clarity of the illustration.
In
Bei dem Substrat 12 kann es sich beispielsweise um eine Platte aus FR4-Material handeln. Das Substrat 12 besitzt eine erste Hauptfläche 16 und eine gegenüberliegende zweite Hauptfläche 18. Ein elektronisches Bauteil 14 ist in THC-Bauweise bereitgestellt. In axialer Richtung und dann gebogen erstrecken sich zwei Anschlussdrähte 24 in Richtung zur ersten Hauptfläche 16 und dann durch ein Durchgangsloch 22 hindurch bis zur gegenüberliegenden zweiten Hauptfläche 18, wo sie geringfügig hervorstehen. Auf der zweiten Hauptfläche 18 sind an entsprechender Stelle erste Pads 20 gebildet. Die Durchgangslöcher 22 können eine Innenmetallisierung aufweisen. Das Durchgangsloch 22 erstreckt sich mit den Anschlussdrähten 24 durch die Pads 20 hindurch. Die Anschlussdrähte 24 sind durch je eine Lötverbindung 26 mit den entsprechenden Pads 20 elektrisch leitend verbunden. Die Pads 20 können mit auf der zweiten Hauptfläche 18 z.B. aus Kupfer gebildeten Leiterbahnen verbunden sein, um einen elektrischen Anschluss des Bauteils zu ermöglichen..The
Auf der ersten Hauptfläche 16 sind zwei Pads 28 auf der Oberfläche direkt unterhalb des elektronischen Bauteils 14 ausgebildet. Genauer gesagt sind sie dem Körper des elektronischen Bauteils 14 unmittelbar zugewandt. Auf den Pads 28 sind in einem SMD-Prozess (zum Beispiel Reflow-Löten oder anderer Weichlöt Prozess) aus Lötpaste erzeugte. Abstandhalter bzw. Spacer 30 ausgebildet. Sie kontaktieren die an und für sich elektrisch isolierende Außenoberfläche des Körpers des elektronischen Bauteils 14. Sie bilden mithin einen Anschlag bei der THT-Montage des elektronischen Bauteils 14 zur Festlegung eines definierten Abstands zwischen der Oberfläche des Körpers des elektronischen Bauteils 14 und der ersten Hauptfläche 16. Die Höhe der Spacer 30 kann z.B. 0,2 mm betragen. Kleinere oder größere Werte für die Höhe, z.B. von 0,2 mm bis einschließlich 0,4 mm oder auch mehr, sind ebenso möglich. Der definierte Abstand kann aus Erfahrung und/oder Versuchen in Vibrationstests der Baugruppe bestimmt werden, welche die Anforderungen im vorgesehenen Einsatz widerspiegeln. Bei den angegebenen Werten ist anzumerken, dass auf der Leiterplatte regelmäßig ein Lack aufgetragen sein kann und dass die Höhe von der Oberfläche dieses Lacks aus gemessen ist.On the first
Die zweiten Pads 28 können, müssen aber nicht mit etwaigen Leiterbahnen 32 auf der ersten Hauptfläche 16 oder auch der zweiten Hauptfläche 18 verbunden sein. Es ist diesbezüglich keine elektrische Funktion vorgesehen. Der Vorteil entsteht daraus, dass die zweiten Pads 28 bei der Strukturierung der Verdrahtung der Leiterplatte im gleichen Schritt wie die anderen Pads 20, 40 mit fotolithografischen Mitteln erzeugt werden können. Hierbei ist kein zusätzlicher Schritt für die Spacererstellung erforderlich. Desgleichen können die Abstandshalter 30 nach der Bereitstellung der Leiterplatte mit Leiterbahnen etc. in dem gleichen Prozessschritt für die Montage von SMD-Bauteilen erzeugt werden, wie die Lötverbindungen ebensolcher SMD Bauteile. Die auf den Hauptflächen 16, 18 ausgebildeten Leiterbahnen können rein beispielhaft eine Dicke von z.B. 35 µm aufweisen.The
Die
Bei der Herstellung sind nach Bereitstellung der Leiterplatte und nach Durchführung des SMD-Montageprozesses vor der Bestückung mit dem elektronischen Bauteil 14 die Pads 28 mit den Abstandshaltern 30 darauf fertiggestellt. Für die nachfolgende THT-Montage des elektronischen Bauteils 14 können die Spacer bzw. Abstandshalter 30 somit als Anschlag beim Bestücken des elektronischen Bauteils 14 dienen. Die Lötverbindungen 26 werden danach im Rahmen des THT-Montageprozesses durchgeführt.During production, after the circuit board has been prepared and the SMD assembly process has been carried out, the
Details und Einzelheiten sowie Abwandlungen, die bei der Herstellung von elektronischen Baugruppen mit Leiterplatten üblich sind, wurden in der oben angeführten Beschreibung der Einfachheit halber weggelassen. Dem Fachmann ist verständlich, dass solche üblichen Maßnahmen wie etwa die oben nicht erwähnte Oberflächenbehandlung zusätzlich durchgeführt werden können.Details and details as well as modifications which are usual in the manufacture of electronic assemblies with printed circuit boards have been omitted from the above description for the sake of simplicity. It is understandable to the person skilled in the art that such usual measures such as Surface treatments not mentioned above can be carried out additionally.
Die in den speziellen Ausführungsbeispielen bereitgestellten Angaben und Details sind in Bezug auf den in den beigefügten Ansprüchen festgelegten Schutzumfang nicht einschränkend auszulegen. So sind auch weitere Modifikationen möglich. Beispielsweise sind auch andere als die genannten Lötverfahren sowohl im SMD-Prozess als auch im THT-Prozess möglich.The information and details provided in the specific embodiments are not to be interpreted as limiting the scope of protection defined in the appended claims. Further modifications are also possible. For example, soldering processes other than those mentioned are also possible in both the SMD process and the THT process.
BEZUGSZEICHENLISTE :LIST OF REFERENCE SYMBOLS:
- 1010
- Elektronische BaugruppeElectronic assembly
- 1212
- Substrat (Leiterplatte)Substrate (circuit board)
- 1414
- Elektronisches BauteilElectronic component
- 1616
- erste Hauptflächefirst main area
- 1818
- zweite Hauptflächesecond main area
- 2020
- erstes Padfirst pad
- 2222
- DurchgangslochThrough hole
- 2424
- AnschlussdrahtConnecting wire
- 2626
- Lötverbindung (1. Pad)Solder connection (1st pad)
- 2828
- zweites Padsecond pad
- 3030
- Spacer, Abstandshalter (THT)Spacer, spacer (THT)
- 3232
- Leiterbahnen, Verdrahtung leiterplatteConductor tracks, wiring circuit board
- 3434
- SMD-BauteilSMD component
- 3636
- Lötverbindung (3. Pad)Solder connection (3rd pad)
- 3838
- Spacer, Abstandshalter (SMD)Spacer, spacer (SMD)
- 4040
- drittes Padthird pad
- 4242
- Anschlussfläche (SMD-Bauteil)Connection area (SMD component)
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- EP 1496733 A2 [0003]EP1496733A2 [0003]
- JP 2007200997 A [0003]JP 2007200997 A [0003]
- DE 102014218048 A1 [0008]DE 102014218048 A1 [0008]
- EP 0934687 A1 [0008]EP 0934687 A1 [0008]
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