DE19914418A1

DE19914418A1 - Leiterplatte mit starren und elastisch verformbaren Abschnitten und Gerät mit einer solchen Leiterplatte

Info

Publication number: DE19914418A1
Application number: DE19914418A
Authority: DE
Inventors: Franz Schmich
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-03-30
Filing date: 1999-03-30
Publication date: 2000-10-05
Also published as: JP2000294885A; US6396709B1

Abstract

Um bei einer Leiterplatte mit wenigstens zwei starren mit elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen versehenen Leiterplattenabschnitten, die durch einen elastisch verformbaren Mittelabschnitt miteinander verbunden sind, welcher Mittelabschnitt mit Leiterbahnen versehen ist, die sich von dem ersten starren Abschnitt bis zu dem zweiten starren Abschnitt erstrecken, die Elastizität des Mittelbereiches zu verbessern, wird vorgeschlagen, daß in den elastisch verformbaren Mittelabschnitt wenigstens eine Öffnung eingebracht ist, wobei der die Öffnung umgebende Bereich des Mittelabschnitts wenigstens zwei sich in Richtung von dem ersten starren Abschnitt zu dem zweiten starren Abschnitt erstreckende, die wenigstens eine Öffnung seitlich begrenzende Stege ausbildet, an denen die Leiterbahnen angeordnet sind. Wird in einem elektrischen/elektronischen Gerät der erste starre Abschnitt der Leiterplatte mit einem schwingungsgedämpften gelagerten Bauteil und der zweite starre Abschnitt mit dem Gerätgehäuse fest verbunden, so wird vermieden, daß Vibrationen von der Leiterplatte auf das Bauteil übertragen werden.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Leiterplatte mit den im Oberbe griff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Derartige Leiterplatten werden in der Literatur auch als starr-flexible Leiterplatten bezeichnet und umfassen zwei starre Endabschnitte, auf denen elektrische und/oder elektro nische Bauelemente, wie beispielsweise Durchkontaktierungen, Leiterbahnen und aktive oder passive elektronischen Bauteile angeordnet sind. Die beiden starren Abschnitte sind durch ei nen elastisch verformbaren Mittelabschnitt miteinander ver bunden. Derartige Leiterplatten können um den Mittelabschnitt gebogen werden und sind daher sehr platzsparend in elektri schen Geräten anzuordnen. Insbesondere ist es möglich, einen starren Endabschnitt der Leiterplatte mit einem stoß- oder vibrationsempfindlichen Bauteil zu verbinden, welches in ei nem Gerätegehäuse schwingungsgedämpft gelagert ist und den anderen starren Endabschnitt mit einem feststehenden Gehäuse teil zu verbinden, beispielsweise einem Steckerteil. Durch den elastisch verformbaren Mittelabschnitt wird erreicht, daß Stoß- und Vibrationsbelastungen des Gerätegehäuses nicht auf das stoß- oder vibrationsempfindliche Bauteil übertragen wer den. Nachteilig ist jedoch, daß der Mittelabschnitt der be kannten flexibel-starren Leiterplatten trotz seiner Elastizi tät noch zu steif ist, so daß mit den bekannten Leiterplatten Stoß- und Schüttelbelastungen teilweise dennoch auf die emp findlichen Bauteile übertragen werden.

Vorteile der Erfindung

Durch die erfindungsgemäße Leiterplatte mit den kennzeich nenden Merkmalen des Anspruchs 1 wird dieser Nachteil ver mieden. Dies wird durch wenigstens eine in den elastisch verformbaren Mittelabschnitt der Leiterfolie eingebrachte Öffnung erreicht, wobei der die Öffnung umgebende Bereich des Mittelabschnitts wenigstens zwei sich in Richtung von dem ersten starren Abschnitt zum zweiten starren Abschnitt hin erstreckende, die wenigstens eine Öffnung seitlich be grenzende Stege ausbildet, an denen die Leiterbahnen ange ordnet sind. Durch die Öffnungen in dem Mittelabschnitt wird die Steifheit des Mittelabschnitts vorteilhaft reduziert und die Elastizität vergrößert. Die in dem Mittelabschnitt ste hengelassenen Stege können sehr schmal ausgebildet werden, so daß die Steifheit der Leiterfolie zumindest an dem mit den Stegen versehenen Bereich stark reduziert ist. Im Grenz fall kann für jede Leiterbahn ein einzelner Steg vorgesehen sein, dessen Breite nur geringfügig größer als die Breite der Leiterbahn ist. Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß Schüttel- und Vibrationsbelastungen gar nicht oder nur noch in äußerst geringem Ausmaß auf die mit dem einen starren Ab schnitt verbundenen empfindlichen Bauteile, beispielsweise Sensorelemente, übertragen werden. Vorteilhaft kann die we nigstens eine Öffnungen in dem Mittelabschnitt durch einen einfachen Stanzvorgang hergestellt werden. Die Leiterplatte kann sehr preiswert gefertigt werden, da keine größeren Ab änderung des Herstellungsprozesses notwendig sind.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfin dung werden durch die in den Unteransprüchen angegebenen Merkmale ermöglicht.

Vorteilhaft ist, wenn die wenigstens eine Öffnung in Form eines sich in Richtung von dem ersten starren Abschnitt zu dem zweiten starren Abschnitt erstreckenden Schlitzes, ins besondere in Form eines Langlochs, ausgebildet ist.

Die Steifheit des elastisch verformbaren Mittelabschnittes der Leiterplatte kann noch weiter reduziert werden, wenn mehrere schlitzartige Öffnungen in dem Mittelabschnitt aus gebildet sind, wobei jede Öffnung seitlich von je zwei par allel zueinander verlaufenden Stegen begrenzt wird. Vorteil haft können die Stege auf der Oberseite und Unterseite mit Leiterbahnen versehen werden.

Besonders vorteilhaft ist es, im Gehäuse eines elektri schen/elektronischen Gerätes den ersten starren Abschnitt der Leiterplatte mit einem stoß- und vibrationsempfindlichen Bauteil des Gerätes zu verbinden, welches Bauteil in dem Ge rätegehäuse schwingungsgedämpft gelagert ist, und den zwei ten starren Abschnitt der Leiterplatte an einem feststehen den Gehäuseteil, vorzugsweise einem an dem Gehäuse angeord neten Steckerteil festzulegen. Der Abstand zwischen dem er sten starren Abschnitt und dem zweiten starren Abschnitt der Leiterplatte kann dann vorteilhaft derartig eingestellt wer den, daß die Stege, welche die beiden starren Abschnitte miteinander verbinden, sich schlaufenförmig biegen. Durch die Schlaufen wird eine wirksame Entkopplung des stoßemp findlichen Bauteils von dem Gehäuseteil erreicht und wirksam vermieden, daß Stöße und Vibrationen durch die Leiterplatte auf das empfindliche Bauteil, beispielsweise einen Sensor übertragen werden.

Zeichnungen

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung nä her erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein erstes Ausführungsbei spiel der erfindungsgemäßen Leiterfolie,

Fig. 1a einen Querschnitt durch ein zweites Ausführungsbei spiel der erfindungsgemäßen Leiterfolie,

Fig. 2 eine vergrößerte Teilansicht von Fig. 1,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht von Fig. 2,

Fig. 4 eine Draufsicht auf die Leiterplatte aus Fig. 1,

Fig. 5 einen Querschnitt durch ein elektrisches Gerät mit der erfindungsgemäßen Leiterplatte.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch ein erstes Ausführungs beispiel der erfindungsgemäßen Leiterplatte 1. Die Leiter platte 1 weist einen ersten starren Abschnitt 2 und einen zweiten starren Abschnitt 3 auf, die durch einen elastisch verformbaren Mittelabschnitt 4 miteinander verbunden sind. Wie in Fig. 2 zu erkennen ist, bestehen die starren Abschnit te 2, 3 aus einer Polyimidfolie 15, auf die beidseitig eine Kupferfolie 14 aufgebracht ist. Auf die beiden Kupferfolien 14 ist über jeweils eine Isolations- und/oder Kleberschicht 13 je ein FR4-Substrat 12, also ein Epoxidharz-Substrat auf gebracht. Die relativ dicken FR4-Substrate verleihen den Ab schnitten 2, 3 der Leiterplatte ihre Steifheit. Auf die FR4- Substrate 12 ist jeweils eine Kupferfolie 11 und anschließend eine Deckfolie 10 aufgebracht. In den Kupferfolien 11 und 14 sind in bekannter Weise in Fig. 2 nicht erkennbare Leiterbah nen ausgebildet. Leiterbahnen verschiedener Lagen können über Durchkontaktierungen miteinander verbunden sein.

Wie weiterhin in Fig. 2 dargestellt ist, wird der elastisch verformbare Mittelabschnitt 4 der Leiterplatte 1 durch eine parallele Verlängerung und seitliche Herausführung der Polyi midfolie 15 mit den diese bedeckenden Kupferfolien 14 aus dem starren Abschnitt 2 bzw. 3 gebildet. Die Kupferfolien 14 des Mittelabschnitts sind auf ihren Außenseiten mit einem Deck lack oder einer Polyimid-Deckschicht 16 abgedeckt. Wie in Fig. 4 zu erkennen ist, ist der Mittelabschnitt 4 mit einer geringeren Breite d ausgebildet, als die starren Abschnitte 2, 3 und weist Materialaussparungen bzw. Öffnungen 6 auf, wel che durch Ausstanzen in dem Mittelabschnitt gebildet sind. Die Öffnungen 6 erstrecken sich schlitzförmig vom ersten starren Abschnitt 2 zum zweiten starren Abschnitt 3 und sind in diesem Ausführungsbeispiels als Langlöcher ausgebildet. Die Breite b der Öffnungen 6 beträgt beispielsweise etwa 1,6 mm. Die Öffnungen 6 werden seitlich von parallel zueinander verlaufenden Stegen 5 begrenzt. Die Stege 5 können sehr schmal ausgebildet werden, mit Breiten c von beispielsweise 2 mm. Auf den Stegen sind Leiterbahnen angeordnet, von denen in Fig. 4 nur die Leiterbahn 8 dargestellt ist. In den schraf fiert dargestellten Randbereichen 30 des Mittelabschnittes 4 sind keine Leiterbahnen vorgesehen. Es ist empfehlenswert, die Breite c der Stege 5 möglichst schmal auszuführen, um die Steifheit des Mittelabschnittes 4 weiter zu verringern. In wie weit dies möglich ist, wird von der Anzahl der Leiterbah nen 8 abhängen, welche von dem ersten starren Abschnitt 2 zum zweiten starren Abschnitt 3 verlaufen. Gegebenenfalls kann die Breite d des Mittelabschnittes vergrößert werden und wei tere Stege 5 vorgesehen werden. Nach der Herstellung der Lei terplatte wird der erste starre Abschnitt 2 mit elektrischen und/oder elektronischen Bauelementen 31 und der zweite Ab schnitt 3 mit Bauelementen 32 bestückt.

In den Fig. 1a und 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem eine elastisch verformbare Leiterfolie 4 mit einem Endabschnitt 4a auf die Oberseite eines ersten starren FR4-Substrats 2 und mit dem zweiten Endabschnitt 4b auf die Oberseite eines zweiten starren FR4-Substrats 3 auf geklebt ist. Die Leiterfolie 4 besteht aus einem mit Kupfer- Leiterbahnen versehenen Polyimidsubstrat, wobei die Leiter bahnen beispielsweise durch einen Isolierlack nach außen iso liert sind. Der nicht auf die FR4-Substrate 2, 3 aufgeklebte mittlere Bereich der Leiterfolie 4 bildet den elastisch ver formbaren Mittelabschnitt und ist, wie in Fig. 3 dargestellt, mit zahlreichen parallel zueinander verlaufenden Stegen 5 versehen, welche durch Stanzen in der Leiterfolie 4 ausgebil det sind.

Die Leiterbahnen können, wie in den hier dargestellten Aus führungsbeispielen, auf der Oberseite und Unterseite der Ste ge 5 oder nur auf einer Seite vorgesehen sein. Auch ist denk bar, daß der Mittelabschnitt 4 durch ein Mehrlagensubstrat mit mehreren übereinander angeordneten Leiterbahnlagen gebil det wird, wobei dann auch mehr als zwei übereinander angeord nete Leiterbahnen an einem Steg ausgebildet sein können.

Werden bei dem in Fig. 1 und Fig. 1a gezeigten Ausführungs beispielen die beiden starren Leiterplattenabschnitte 2 und 3 in einer Ebene zueinander hin bewegt, so bilden die elastisch verformbaren Stege 5 des Mittelabschnitts 4 C-förmige oder U- förmige Schlaufen aus.

In Fig. 5 ist ein elektrisches/elektronisches Gerät 40 darge stellt, welches beispielsweise im Motorraum eines Kraftfahr zeuges angeordnet werden kann. Das Gerät 40 umfaßt ein Gehäu se 41, welches mit einem Gehäusedeckel 42 verschließbar ist. In einer Gehäusewand ist ein Steckerteil 44 mit Steckerstif ten 45 vorgesehen. Im Gehäuseinnenraum ist ein stoß- und vi brationsempfindliches Sensorelement 33 in einem Sensorgehäuse 35 angeordnet. Das Sensorelement 33 ist auf einer Leiterplat te oder einem Hybrid 38 angeordnet, der über Bonddrähte 37 mit Anschlußstiften 34 verbunden ist. Das Sensorgehäuse ist über Dämpfungselemente 39 schwingungsgedämpft in dem Geräte gehäuse 41 gelagert. Eine Leiterplatte 1, deren Aufbau dem in Fig. 1, 1a oder 4 gezeigten Aufbau entspricht, ist im Innen raum des Gerätegehäuses 41 angeordnet, wobei der erste starre Abschnitt 2 der Leiterplatte 1 mit den Anschlußstiften 34 des Sensorgehäuses 35 fest verbunden ist. Über die Anschlußstifte 34 ist das Sensorelement 33 mit Leiterbahnen des starren Ab schnitts 2 elektrisch verbunden. Weitere elektrische und/oder elektronische Bauelemente 31 sind ebenfalls mit dem ersten starren Abschnitt 2 der Leiterplatte 1 verbunden. Die Bauele mente 31 sind über nicht dargestellte elektrische Verbindun gen mit Leiterbahnen der Leiterplatte 1 verbunden, welche über die Stege 5 des elastisch verformbaren Mittelabschnittes 4 mit Leiterbahnen verbunden sind, welche auf dem zweiten tarren Abschnitt 3 angeordnet sind. Der zweite starre Ab schnitt ist fest mit dem Gehäuse 41 verbunden. Wie in Fig. 5 dargestellt ist, sind die Steckerstifte 45 des Steckerteils 44 durch in dem zweiten starren Abschnitt 3 vorgesehene Öff nungen hindurchgeführt und dort mit den Leiterbahnen der Lei terplatte 1 verlötet. Der Abstand a (Fig. 1) zwischen dem er sten und dem zweiten starren Abschnitt ist so gewählt, daß die Stege 5 des Mittelabschnittes 4 U-förmige Schlaufen bil den. Bei Vibrationsbelastungen des Gehäuses 41 wird dann vor teilhaft vermieden, daß die Vibrationen auf den mit dem Sen sor 33 fest verbundenen ersten starren Abschnitt 2 übertragen werden.

Claims

1. Leiterplatte (1) mit wenigstens zwei starren, mit elektri schen und/oder elektronischen Bauteilen (31, 32, 33, 45) verse henen Leiterplattenabschnitten (2, 3), die durch einen ela stisch verformbaren Mittelabschnitt (4) miteinander verbun den sind, welcher Mittelabschnitt (4) mit Leiterbahnen (8) versehen ist, die sich von dem ersten starren Abschnitt (2) bis zu dem zweiten starren Abschnitt (3) erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß in den elastisch verformbaren Mittelab schnitt (4) wenigstens eine Öffnung (6) eingebracht ist, wo bei der die Öffnung (6) umgebende Bereich des Mittelab schnitts (4) wenigstens zwei sich in Richtung von dem ersten starren Abschnitt (2) zu dem zweiten starren Abschnitt (3) erstreckende, die wenigstens eine Öffnung seitlich begren zende Stege (5) ausbildet, an denen die Leiterbahnen (8) an geordnet sind.

2. Leiterplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Öffnung (6) in Form eines sich in Rich tung von dem ersten starren Abschnitt (2) zu dem zweiten starren Abschnitt (3) erstreckenden Schlitzes ausgebildet ist.

3. Leiterplatte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Schlitz (6) in Form eines Langlochs in dem elastisch verformbaren Mittelabschnitt (4) ausgebildet ist (Fig. 4).

4. Leiterplatte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere schlitzartige Öffnungen (6) in dem Mittelabschnitt ausgebildet sind, wobei jede Öffnung (6) seitlich von je zwei parallel zueinander verlaufenden Stegen (5) begrenzt wird.

5. Leiterplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens zwei Stege (5) auf der Oberseite und Unter seite mit Leiterbahnen versehen sind.

6. Elektrisches/elektronisches Gerät (40) mit einem Gehäuse (41, 42) und mit einer Leiterplatte (1) nach einem der vor stehend genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste starre Abschnitt (2) der Leiterplatte (1) mit einem stoß- und vibrationsempfindlichen Bauteil (33) des Gerätes, insbesondere einem Sensorelement, fest verbunden ist, wel ches Bauteil (33) in dem Gerätegehäuse (41, 42) schwingungs gedämpft gelagert ist, und daß der zweite starre Abschnitt (3) der Leiterplatte (1) an einem feststehenden Gehäuseteil, vorzugsweise einem an dem Gehäuse (42) angeordneten Stecker teil (44) festgelegt ist (Fig. 5).

7. Elektrisches/elektronisches Gerät nach Anspruch 6, da durch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen dem ersten starren Abschnitt (2) und dem zweiten starren Abschnitt (3) der in dem Gerät (40) festgelegten Leiterplatte (1) kleiner ist, als die Länge der mit den Leiterbahnen (8) versehenen Stege (5).

8. Elektrisches/elektronisches Gerät nach Anspruch 7, da durch gekennzeichnet, daß der Abstand (a) zwischen dem er sten starren Abschnitt (2) und dem zweiten starren Abschnitt (3) der in dem Gerät (40) festgelegten Leiterplatte (1) der artig eingestellt ist, daß die Stege (5) sich schlaufenför mig biegen (Fig. 1, Fig. 5).