DE10336281B3

DE10336281B3 - Elektrische Baugruppe

Info

Publication number: DE10336281B3
Application number: DE2003136281
Authority: DE
Inventors: Herbert Barz; Chaiyarothjana Suvarnatisha
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2003-08-07
Filing date: 2003-08-07
Publication date: 2004-12-23
Anticipated expiration: 2023-08-08

Abstract

Bei einer elektrischen Baugruppe mit einem geschirmten elektromagnetischen Bauteil, das mit weiteren Bauteilen auf einem Substrat angeordnet ist, ist vorgesehen, dass die Bauteile (6, 8) auf der zu einem Grundsubstrat (1) weisenden Fläche des Substrats (7) angeordnet sind, dass das Substrat auf der von den Bauteilen (6, 8) entgegengesetzten Seite im Wesentlichen vollständig mit einer leitenden Schicht (5) versehen ist und dass am Umfang des Substrats (7) Kontaktelemente (10) angeordnet sind, von denen die meisten mit ihrem einen Ende mit der leitenden Schicht (5) und mit ihrem anderen Ende mit dem Grundsubstrat (1) sowie der leitenden Schicht (13, 14) verbunden sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Baugruppe mit einem geschirmten elektromagnetischen Bauteil, das mit weiteren Bauteilen auf einem Substrat angeordnet ist.
Um die Abstrahlung störender elektromagnetischer Felder zu vermeiden, ist es bekannt, elektromagnetische Bauteile oder Schaltungen, die in einem höherfrequenten Bereich arbeiten, abzuschirmen. Insbesondere werden Schaltdrosseln von Schaltreglern mit einem ferromagnetischen Blechmantel versehen, dessen dämpfende Wirkung jedoch begrenzt ist. Außerdem strahlen die weiteren Bauteile der Schaltung ebenfalls elektromagnetische Felder ab, die erforderlichenfalls durch ein weiteres Abschirmgehäuse gedämpft werden müssen.

Ein Abschirmgehäuse für eine elektrische Baugruppe, bei welcher verschiedene Bauteile auf einem Substrat angeordnet sind, ist beispielsweise aus DE 198 22 888 A1 bekannt geworden. Dabei bedeutet das Abschirmgehäuse als solches und dessen Montage zusätzlichen Aufwand und damit eine Erhöhung der Kosten der Baugruppe.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Abstrahlung mit kostengünstigen Mitteln weitgehend zu verhindern.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Bauteile auf der zu einem Grundsubstrat weisenden Fläche des Substrats angeordnet sind, dass das Substrat auf der von den Bauteilen entgegengesetzten Seite im Wesentlichen vollständig mit einer leitenden Schicht versehen ist und dass am Umfang des Sub strats Kontaktelemente angeordnet sind, von denen die meisten mit ihrem einen Ende mit der leitenden Schicht und mit ihrem anderen Ende mit dem Grundsubstrat verbunden sind. Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass das Grundsubstrat auf der von den Kontaktelementen umrandeten Fläche mit mindestens einer leitenden Schicht versehen ist, mit welcher die Kontaktelemente verbunden sind.

Die die Schaltungen einschließenden Kontaktelemente bilden zusammen mit den leitenden Schichten eine Abschirmung hoher Effizienz. Einige der Kontaktelemente können anstelle mit der leitenden Schicht mit Leiterbahnen auf dem Substrat verbunden sein und der Zu- oder Abführung von Spannungen und Signalen dienen.

Die Verwendung einer Mehrlagendickschichttechnologie ermöglicht einen kompakten Aufbau der Baugruppe, wodurch eine weitere Reduzierung der Abstrahlleistung erfolgt. Schließlich steht das elektromagnetische Bauteil mit beiden Substraten in wärmeleitendem Kontakt, was insgesamt die Wärmeleitung der Baugruppe verbessert und damit auch zu einer erheblich verlängerten Lebensdauer beiträgt.

Eine zuverlässige Halterung des Substrats wird vorzugsweise dadurch ermöglicht, dass die Kontaktelemente derart gebogen sind, dass sie die Ränder des Substrats umgreifen. Eine gute Abschirmung ergibt sich, wenn die Kontaktelemente von Streifen aus ferromagnetischem Kontaktmaterial gebildet sind, die vorzugsweise eine Breite und einen Abstand voneinander von jeweils etwa 1 mm aufweisen. Damit wird eine hohe Dämpfung von elektromagnetischen Wellen erzielt.

Eine gute mechanische Stabilität, die insbesondere bei mobilem Einsatz der Baugruppe gefordert ist, kann dadurch erzielt werden, dass das geschirmte elektromagnetische Bauteil mit dem Grundsubstrat durch einen Kleber verbunden ist.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, dass das Substrat aus Keramik besteht. Damit ist sichergestellt, dass das Substrat den gleichen Temperatur- Längenausdehnungskoeffizienten wie großflächige Keramik-Bauteile, beispielsweise Speicherkondensatoren, aufweisen. Damit ist die erfindungsgemäße Baugruppe besonders für hohe Temperatur-Wechselbeanspruchungen geeignet.

Je nachdem, welche Bestückungstechnologie im Umfeld der Baugruppe angewendet wird, kann bei der erfindungsgemäßen Baugruppe vorgesehen sein, dass die mit dem Grundsubstrat verbundenen Enden der Kontaktelemente für eine Oberflächenmontage oder zur Durchsteckmontage ausgebildet sind. Dabei ist die erfindungsgemäße Baugruppe auf dem Grundsubstrat reflowlötfähig und für die automatische Bestückung auf dem Grundsubstrat geeignet. Die leitende Schicht auf dem Substrat eignet sich darüber hinaus zur Aufbringung einer Typenkennzeichnung durch Siebdruck.

Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Baugruppe ein Schaltreglermodul ist und dass das elektromagnetische Bauteil eine Schaltdrossel ist.

Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon ist schematisch in der Zeichnung anhand mehrerer Figuren dargestellt und nachfolgend beschrieben. Es zeigt:
1 einen Schnitt durch das Ausführungsbeispiel und
2 eine Ansicht.
Die Zeichnung stellt die erfindungsgemäße Baugruppe im Schnitt auf einem Grundsubstrat 1 montiert dar. Zur Verdeutlichung der beiden Befestigungsarten ist bei 2 eine Formung der Kontaktelemente 10 für eine Oberflächenmontage und bei 3 für eine Durchsteckmontage dargestellt.
Ein Substrat 7 trägt auf der Innenseite verschiedene Bauteile, wie lasergetrimmte Dickschichtwiderstände 6, Speicherkondensatoren 8 und eine Schaltdrossel 9, die mit einem ferromagnetischen Blechmantel versehen ist. Das Substrat 7 ist in Mehrlagendickschichttechnologie hergestellt. Leiterbahnen zur Verbindung der einzelnen Bauteile untereinander und zu anderen Schaltungen sind nicht dargestellt.
Die Außenfläche des Substrats 7 ist mit einer leitenden Schicht 5, beispielsweise aus Silber-Platin oder andere Dickschicht-Leiterbahnpasten versehen, auf welcher die Randbereiche der Kontaktelemente 10 aufliegen und durch Lötung verbunden sind. Die Kontaktelemente 10 sind bei 11 derart geformt, dass sie das Substrat 7 an den Rändern umschließen. Der ferromagnetische Blechmantel der Schaltdrossel 9 ist mit einem Kleber 4 mit dem Grundsubstrat 1 verbunden, das ferner auf beiden Seiten je eine leitende Schicht 13, 14 trägt, so dass die Baugruppe nach allen Seiten abgeschirmt ist.
Versuche haben ergeben, dass eine erfindungsgemäße Baugruppe bei einer Schaltfrequenz von etwa 300 kHz eine Dämpfung von etwa 50 dB/mm erreicht. Bei dieser Frequenz weisen alle verwendeten elektrischen Leitermaterialien (Cu, Ag, Fe, Sn) eine annähernd gleiche Absorptionsdämpfung auf. Für die Wirksamkeit der äußeren Schirmung, die aus den Kontaktelementen 10 und den Schichten 5, 13, 14 besteht, ist in erster Linie die Impedanz der Kontaktierung zwischen den Kontaktelementen 10 und der Schicht 5 von Einfluss. Eine gute Anbindung wird durch eine hohe Zahl von Kontaktelementen 10 sichergestellt.
2 zeigt das Ausführungsbeispiel von oben, wobei die Zahl der Kontaktelemente 10 der Übersichtlichkeit halber gegenüber praktisch ausgeführten Baugruppen verringert wurde. Die Kontaktelemente 10 umgreifen das Substrat 7 an den Stellen des Substrats 7, die mit der leitenden Schicht 5 bedeckt sind. Wie bereits erwähnt, ist die leitende Schicht 5 Teil der Schirmung und ist deshalb mit Massepotential verbunden. Um die Führung von Spannungen und Signalen zwischen dem Substrat 7 und dem Grundsubstrat zu ermöglichen, ist die leitende Schicht 5 bei einigen weiteren Kontaktelementen 11 ausgespart, so dass diese mit je einer Kontaktfläche 12 verbunden sind.

Claims

Elektrische Baugruppe mit einem geschirmten elektromagnetischen Bauteil, das mit weiteren Bauteilen auf einem Substrat angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile (6, 8, 9) auf der zu einem Grundsubstrat (1) weisenden Fläche des Substrats (7) angeordnet sind, dass das Substrat auf der von den Bauteilen (6, 8, 9) entgegengesetzten Seite im Wesentlichen vollständig mit einer leitenden Schicht (5) versehen ist und dass am Umfang des Substrats (7) Kontaktelemente (10) angeordnet sind, von denen die meisten mit ihrem einen Ende mit der leitenden Schicht (5) und mit ihrem anderen Ende mit dem Grundsubstrat (1) verbunden sind.
Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundsubstrat (1) auf der von den Kontaktelementen (10) umrandeten Fläche mit mindestens einer leitenden Schicht (13, 14) versehen ist, mit welcher die Kontaktelemente (10) verbunden sind.
Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktelemente (10) derart gebogen sind, dass sie die Ränder des Substrats (7) umgreifen.
Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktelemente (10) von Streifen aus ferromagnetischem Kontaktmaterial gebildet sind.
Baugruppe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechstreifen (10) eine Breite und einen Abstand voneinander von jeweils etwa 1 mm aufweisen.
Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das geschirmte elektromagnetische Bauteil (9) mit dem Grundsubstrat (1) durch einen Kleber (4) verbunden ist.
Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (7) aus Keramik besteht.
Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Grundsubstrat (1) verbundenen Enden der Kontaktelemente (10) für eine Oberflächenmontage ausgebildet sind.
Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Grundsubstrat (1) verbundenen Enden der Kontaktelemente (10) zur Durchsteckmontage ausgebildet sind.
Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Baugruppe ein Schaltreglermodul ist und dass das elektromagnetische Bauteil (9) eine Schaltdrossel ist.