DE19924654A1 - Elektronische Schaltungsanordnung - Google Patents

Abstract

Eine elektronische Schaltungsanordnung bestehend aus einem Trägersubstrat 2 mit einer darin integrierten metallischen Leiterbahnstruktur 3 mit Anschlußfahnen 4, 4' zum Kontaktieren der Schaltungsanordnung und aus einem dielektrischen Schaltungsträger 6 auf dem eine gedruckte Schaltung 7 aufgebracht und an vorbestimmten Stellen mit in dem Trägersubstrat 2 integrierten der Leiterbahnstruktur 3 in elektrischer Verbindung steht, ist dadurch bestimmt, daß der dielektrische Schaltungsträger, auf dem die gedruckte Schaltung 7 aufgebracht ist, eine dielektrische, als elektrische Isolationsschicht, zwischen der Leiterbahnstruktur und der gedruckten Schaltung vorgesehene, mit der Oberseite des Trägersubstrats 2 verbundene Dünnschicht 6 ist, wobei die für einen elektrischen Anschluß an die Leiterbahnstruktur 3 vorgesehenen Leiterbahnabschnitte 4, 4' der gedruckten Schaltung 7 über die seitliche Begrenzung der dielektrischen Dünnschicht 6 hinweg auf die Oberseite der in dem Trägersubstrat 2 integrierten Leiterbahnstruktur 3 geführt oder durch die dielektrische Dünnschicht 6 hindurchgreifend angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektronische Schaltungsanordnung. Insbeson­ dere betrifft die Erfindung eine elektronische Schaltungsanordnung beste­ hend aus einem Trägersubstrat mit einer darin integrierten metallischen Leiterbahnstruktur mit Anschlußfahnen zum Kontaktieren der Schaltungs­ anordnung und aus einem dielektrischen Schaltungsträger, auf dem eine gedruckte Schaltung aufgebracht und an vorbestimmten Stellen mit der in dem Trägersubstrat integrierten Leiterbahnstruktur in elektrischer Verbin­ dung steht.

Derartige elektronische Schaltungsanordnungen werden beispielsweise eingesetzt, um sie mit auf Leiterplatten angeordnete elektronische Schal­ tungen zu verbinden. Die auf einer solchen Leiterplatte aufgetragene Schaltung weist an vorbestimmten Stellen Kontaktöffnungen auf, in die elektrische Kontaktstifte eingelötet werden. Diese Leiterplatten bzw. die darauf angeordnete Schaltung ist zum Erzielen der gewünschten elektri­ schen Kontaktierung mit den Kontaktstiften an vorbestimmten Stellen ei­ ner elektrisch leitenden Metalleiterbahnanordnung verbunden, zu welcher Leiterbahnanordnung ebenfalls Anschlußfahnen zum Aufschieben der beispielsweise in einem Kraftfahrzeug üblichen elektrischen Verbin­ dungsmuffen ausgebildet sind. Diese metallene Leiterbahnanordnung ist aus Messing im Zuge eines Stanzvorganges hergestellt und wird somit auch als Stanzgitter bezeichnet. Das Stanzgitter wird mit einer als Träger­ substrat anzusprechenden Kunststoffmasse umspritzt, wobei eine Ober­ seite des Stanzgitters zumindest an den zu kontaktierenden Stellen unbe­ deckt ist.

Nachteilig ist bei einer solchen vorbekannten elektronischen Schaltungs­ anordnung, daß auch bei einer sehr raumsparenden Anordnung eine ge­ wisse Mindestdicke der Anordnung nicht unterschritten werden kann. Zur Erstellung einer ausreichenden Lötverbindung mit dem bezogen auf die Dimensionierung der Leiterbahnen der gedruckten Schaltung größeren Materialmenge der zu kontaktierenden Stanzgitterabschnitte kann die be­ stimmungsgemäße Lötverbindung nur bei einer ausreichend langen Er­ wärmung der zu kontaktierenden Stanzgitterabschnitte gewährleistet wer­ den.

Ausgehend von diesem diskutierten Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte gattungsgemäße elektronische Schaltungsanordnung dergestalt weiterzubilden, daß nicht nur seine Herstellung vereinfacht ist, sondern bei der auch eine Kontaktie­ rung der vorbestimmten Abschnitte der elektrisch leitenden Leiterbahnan­ ordnung, beispielsweise eines Stanzgitters durchgeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der dielektri­ sche Schaltungsträger, auf dem die gedruckte Schaltung aufgebracht ist, eine dielektrische, als elektrische Isolationsschicht zwischen der Leiter­ bahnstruktur und der gedruckten Schaltung vorgesehene, mit der Ober­ seite des Trägersubstrats verbundene Dünnschicht ist, wobei die für einen elektrischen Anschluß an die Leiterbahnstruktur vorgesehenen Leiter­ bahnabschnitte der gedruckten Schaltung über die seitliche Begrenzung der dielektrischen Dünnschicht hinweg auf die Oberseite der in dem Trä­ gersubstrat integrierten Leiterbahnstruktur geführt oder durch die dielektri­ sche Dünnschicht hindurchgreifend angeordnet sind.

Der im Rahmen dieser Ausführungen benutzte Begriff "Dünnschicht" zur Bezeichnung der dielektrischen Schicht zwischen dem Trägersubstrat und der gedruckten Schaltung ist zu verstehen als sehr dünne Schicht vergli­ chen mit den beim vorbekannten Stand der Technik eingesetzten Schal­ tungsträgern, nämlich Leiterplatten. Die Bezeichnung "Dünnschicht" ist somit nicht beschränkt auf den unspezifischen Begriff "dünne Schichten", deren Materialstärke bis etwa 10 µm reicht. Unter dem Begriff "Dünnschichten" fallen auch solche Schichten, die dicker als 10 µm sind und beispielsweise als Folien oder Filme bezeichnet werden können. Die mit der Bezeichnung "Dünnschicht" angesprochenen Schichten stellen für sich genommen keine starren Körper dar, so daß diese für den erfin­ dungswesentlichen Zweck nur zusammen mit einem Trägersubstrat, auf dem diese aufgebracht sind, einsetzbar sind.

Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist vorgesehen, daß die die elektrisch leitende Leiterbahnanordnung von der gedruckten Schaltung trennende Isolationsschicht eine Dünnschicht mit dielektrischen Eigenschaften ist, die mit ihrer Unterseite mit der Oberseite des Träger­ substrats verbunden und auf der oberseitig die gedruckte Schaltung auf­ gebracht ist. Eine solche dielektrische Dünnschicht kann beispielsweise im Rahmen eines Druckverfahrens, etwa eines Siebdruckverfahrens auf die Oberseite des Trägersubstrats aufgetragen werden, an dessen Ober­ fläche die metallische Leiterbahnanordnung frei zugänglich und zweck­ mäßigerweise bündig mit der Oberseite des Trägersubstrats abschließend vorgesehen ist. Das Auftragen einer solchen dielektrischen Dünnschicht auf die Oberfläche des Trägersubstrats dient sowohl zur Ausbildung des gewünschten Isolators; es hat jedoch auch den Zweck, eine homogene ebene Oberfläche für die oberseitig auf der dielektrischen Dünnschicht aufzubringende gedruckte Schaltung bereitzustellen. Gewisse Uneben­ heiten auf der Oberfläche des Trägersubstrats mit dem darin integrierten Stanzgitter können durch die dielektrische Dünnschicht ausgeglichen werden. Die Möglichkeit des Auftragens einer solchen dielektrischen Dünnschicht im Wege eines Siebdruckverfahrens erlaubt die Erstellung unregelmäßiger flächiger Ausdehnungen, so daß auch komplizierte Form­ gebungen ohne weiteres realisiert werden können. Eine elektrische Kon­ taktierung zwischen der auf der Oberseite der dielektrischen Dünnschicht aufgedruckten elektronischen Schaltung und der in dem Trägersubstrat integrierten Leiterbahnanordnung erfolgt gleichzeitig mit dem Aufbringen der gedruckten Schaltung in einfacher Weise dadurch, daß die für die ge­ druckte Schaltung vorgesehene Leitpaste über die seitliche Begrenzung der dielektrischen Dünnschicht bis auf die Oberseite des zu kontaktieren­ den Abschnittes der Leiterbahnanordnung geführt wird. Somit erfolgt eine Kontaktierung zwischen den Leiterbahnen der gedruckten Schaltung und der metallenen Leiterbahnanordnung in dem Trägersubstrat bei dem Vor­ gang des Druckens der elektronischen Schaltung auf der dielektrischen Dünnschicht. Eine Durchkontaktierung durch die dielektrische Dünn­ schicht kann in einfacher Weise dadurch realisiert sein, daß diese an einer vorbestimmten Kontaktierungsstelle einen Bereich aufweist, in dem auf die Oberseite des Trägersubstrates keine dielektrische Dünnschicht auf­ getragen worden ist. Ein solcher Bereich kann beispielsweise als kreis­ rundes Loch ausgebildet sein.

Die Vorteile einer solchen elektronischen Schaltungsanordnung liegen nicht nur darin begründet, daß eine für die gedruckte Schaltung gefahrlo­ se Kontaktierung ihrer Leitbahnen mit einem Stanzgitter möglich ist, son­ dern auch darin, daß die gedruckte Schaltung durch die Anordnung auf dem Trägersubstrat gegenüber Beschädigungen geschützt ist und nicht wie beim vorbekannten Stand der Technik nach seiner Erstellung über­ maßen weiter bearbeitet werden muß.

Die dielektrische Dünnschicht, die beispielsweise eine Dicke von etwa 40 µm aufweisen kann, wird zweckmäßigerweise durch zwei aufeinanderfol­ gende Druckvorgänge gebildet. Auf diese Weise wird zum einen die Ge­ fahr einer Ausbildung unerwünschter Löcher verringert. Zum anderen kann bei einem zweifachen Druckvorgang der Randbereich der dielektri­ schen Dünnschicht gestuft ausgebildet werden, so daß eine Leiterbahn der anschließend aufgebrachten gedruckten Schaltung über diese Stufen allmählich von dem Niveau der Oberseite der dielektrischen Dünnschicht auf das Niveau der Oberseite des zu kontaktierenden Abschnittes der im Trägersubstrat integrierten Leiterbahnanordnung geführt werden kann.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung kann auch mehrere Schichten bestehend aus jeweils einer unteren dielektrischen Dünnschicht und einer darauf aufgebrachten gedruckten Schaltung nach Art einer Mul­ tilayer-Anordnung bestehen. Bei einer solchen Anordnung ist berücksich­ tigt, daß die über den Rand des auf diese Weise gebildeten Schichtkör­ pers herausgeführten Leiterbahnen der gedruckten Schaltungen in der oben beschriebenen Weise gestuft von dem höheren Niveau einer ge­ druckten Schaltung auf das tiefere Niveau der Oberseite der zu kontaktie­ renden Abschnitte der in dem Trägersubstrat integrierten Leiterbahnan­ ordnung herabgeführt werden.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Bestandteil der übrigen Un­ teransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungs­ beispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematisierte dreidimensionale Ansicht eines Aus­ schnittes einer elektronischen Schaltungsanordnung,

Fig. 2 eine schematisierte Draufsicht auf einen Ausschnitt einer weiteren elektronischen Schaltungsanordnung,

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie A-B der Fig. 2 und

Fig. 4 eine Draufsicht auf eine Durchkontaktierungsstelle einer weiteren elektronischen Schaltungsanordnung.

Eine elektronische Schaltungsanordnung 1 besteht im wesentlichen aus einem Trägersubstrat 2 aus Kunststoff, in das ein Stanzgitter 3 aus Mes­ sing integriert ist. Das Stanzgitter 3 weist zwei Anschlußfahnen 4, 4' auf. Die Oberseite des Stanzgitters 3 ist bündig mit der Oberseite 5 des Trä­ gersubstrats 2. Die Oberseite 5 des Trägersubstrats 2 ist durch eine im Wege eines Siebdruckverfahrens aufgebrachte dielektrische Dünnschicht 6 in denjenigen Bereichen bedeckt, in denen eine gedruckte elektronische Schaltung auf die dielektrische Dünnschicht 6 aufgebracht werden soll. Die auf die dielektrische Dünnschicht 6 ebenfalls im Wege eines Sieb­ druckverfahrens aufgebrachte gedruckte Schaltung ist insgesamt mit dem Bezugszeichen 7 gekennzeichnet. Die leitenden Strukturen der gedruck­ ten Schaltung 7 sind aus einer Ag-Leitpaste erstellt, die mit einer Kohlen­ stoffschicht bedeckt ist. Die in Fig. 1 dargestellte gedruckte Schaltung 7 umfaßt unter anderem einen gedruckten Widerstand 8 mit einen Laserab­ gleich 9, einen Kontaktpad 10 und elektronisches Bauteil 11, welches durch ein an sich bekanntes Fügeverfahren auf der gedruckten Schaltung aufgebracht ist. Zwei Leiterbahnabschnitte 12, 12' der gedruckten Schal­ tung 7 sind über den Rand der dielektrischen Dünnschicht 6 hinwegge­ führt und liegen auf der Oberseite des Stanzgitters 3 bzw. der Anschluß­ fahnen 4, 4' auf. Nach einem Härten der gedruckten Schaltung 7 ist diese mit der dielektrischen Dünnschicht 6 und die über die seitliche Begren­ zung der dielektrischen Dünnschicht 6 geführten Leiterbahnabschnitte 12, 12' mit der Oberseite der Anschlußfahnen 4, 4' elektrisch leitend verbun­ den.

Die Dicke der dielektrischen Dünnschicht 6 beträgt etwa 40 µm, die Dicke der gedruckten Leiterbahnen beträgt etwa 20 µm.

Fig. 2 zeigt eine vorteilhafte Ausgestaltung eines Kontaktierbereiches zwischen zwei Leiterbahnabschnitten 13, 13' einer nicht näher darge­ stellten gedruckten Schaltung mit zwei Anschlußfahnen 14, 14' eines in einem Trägersubstrat 15 integrierten Stanzgitters. Die das Stanzgitter von der auf der Oberseite der dielektrischen Schicht befindlichen gedruckten Schaltung isolierende dielektrischen Dünnschicht 16 ist zweischichtig auf­ gebaut und umfaßt eine untere Schicht 17 und eine obere Schicht 18. Die Randausbildung der dielektrischen Dünnschicht 16 ist so vorgesehen, daß durch den zweilagigen Aufbau eine Stufe, wie aus der Schnittdarstellung der Fig. 3 erkennbar, gebildet ist. Die stufige Randausbildung der An­ ordnung ist dem Bezugszeichen 19 gekennzeichnet. Durch die stufige Ausbildung ist eine allmähliche Herabführung der Leiterbahnenabschnitte 13, 13' von dem Niveau der Oberseite der oberen dielektrischen Schicht 18 auf die Oberseite des Stanzgitters - hier dargestellt durch die Oberseite der Anschlußfahne 14 - möglich, so daß ein bestimmungsgemäßes Her­ abführen der Leiterbahnabschnitte 13, 13' im Wege eines Siebdruckver­ fahrens gegeben ist. Es ist zweckmäßig, die Anschlußfahnen 14, 14', wie in Fig. 2 gezeigt, ebenfalls seitlich durch zumindest die untere dielektri­ sche Dünnschicht 17, die gegenüber der Oberfläche der zu kontaktieren­ den Anschlußfahnen 14, 14' Erhebungen E darstellen, auszubilden. Die Erhebungen E dienen beim Aufbringen der Leitpaste als Einlaufführun­ gen, so daß die aufgetragene Leitpaste zur Bildung der Leiterbahnab­ schnitte 13, 13' der gedruckten Schaltung bestimmungsgemäß und auch in der entsprechenden Schichtdicke auf der Oberfläche der Anschlußfah­ nen 14, 14' verbleiben.

Ist eine Durchkontaktierung einer dielektrischen Dünnschicht gewünscht, kann in eine solche dielektrische Dünnschicht 20, wie in Fig. 4 gezeigt, eine Kontaktierungsöffnung 21 eingebracht sein, die ebenso wie in den Fig. 2 und 3 gezeigte randliche Kontaktierung gestuft ausgebildet ist.

Aus der Beschreibung der Erfindung wird deutlich, daß bei der erfin­ dungsgemäßen Schaltungsanordnung im Gegensatz zum vorbekannten Stand der Technik nur ein formstabiler Schaltungsträger, nämlich das Trägersubstrat notwendig ist. Für die gedruckte Schaltung stellt die di­ elektrische Dünnschicht den eigentlichen Schaltungsträger dar. Daher ist die notwendige Baudicke einer solchen Schaltungsanordnung gegenüber vorbekannten reduziert. Durch das Aufbringen der dielektrischen Dünn­ schicht, zweckmäßigerweise im Wege eines Siebdruckverfahrens lassen sich auch komplizierte Formgestaltungen ohne weiteres ausbilden; ent­ sprechendes gilt für gedruckte Schaltung. Anstelle eines Aufbringen der dielektrischen Dünnschicht im Wege eines Siebdruckverfahrens kann ebenfalls vorgesehen sein, auf die Oberseite des Trägersubstrates mit den freigelegten Oberseiten der metallischen Leiterbahnanordnung eine Folie als Dielektrikum oder einen Folienleiter aufzukleben, auf die dann die gedruckte Schaltung aufgebracht wird.

Bezugszeichenliste

1

Elektronische Schaltungsanordnung

2

Trägersubstrat

3

Stanzgitter

4

,

4

' Anschlußfahne

5

Oberseite des Trägersubstrats

6

Dielektrische Dünnschicht

7

Gedruckte Schaltung

8

Gedruckter Widerstand

9

Laserabgleich des Widerstandes

10

Kontaktpad

11

Elektronisches Bauelement

12

,

12

' Leiterbahnabschnitte der gedruckten Schaltung

13

,

13

' Leiterbahnabschnitte einer gedruckten Schaltung

14

,

14

' Anschlußfahnen

15

Trägersubstrat

16

Dielektrische Dünnschicht

17

Untere dielektrische Dünnschicht

18

Obere dielektrische Dünnschicht

19

Stufe

20

Dielektrische Dünnschicht

21

Kontaktierungsöffnung

Claims (6)

1. Elektronische Schaltungsanordnung bestehend aus einem Träger­ substrat (2, 19) mit einer darin integrierten metallischen Leiterbahn­ struktur (3) mit Anschlußfahnen (4, 4'; 14, 14') zum Kontaktieren der Schaltungsanordnung und aus einem dielektrischen Schal­ tungsträger (6, 18, 19), auf dem eine gedruckte Schaltung (7) auf­ gebracht und an vorbestimmten Stellen mit der in dem Träger­ substrat (2, 15) integrierten Leiterbahnstruktur (3) in elektrischer Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß der dielektrische Schaltungsträger, auf dem die gedruckte Schaltung (7) aufgebracht ist, eine dielektrische, als elektrische Isolationsschicht, zwischen der Leiterbahnstruktur und der gedruckten Schaltung vorgesehene, mit der Oberseite des Trägersubstrats (2, 15) verbundene Dünn­ schicht (6, 18, 19) ist, wobei die für einen elektrischen Anschluß an die Leiterbahnstruktur (3) vorgesehenen Leiterbahnabschnitte (4, 4'; 14, 14') der gedruckten Schaltung (7) über die seitliche Begren­ zung der dielektrischen Dünnschicht (6, 18, 19) hinweg auf die Oberseite der in dem Trägersubstrat (2, 15) integrierten Leiter­ bahnstruktur (3) geführt oder durch die dielektrische Dünnschicht (6, 18, 19) hindurchgreifend angeordnet sind.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die dielektrische Dünnschicht eine gedruckte Schicht (6, 18, 19) ist, die im Wege eines Druckverfahrens auf das Träger­ substrat (2, 15) aufgetragen ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die dielektrische Schicht (16) aus zumindest zwei einzel­ nen Schichten (17, 18) besteht, die durch zwei nacheinander fol­ gende Druckschritte auf das Trägersubstrat (15) aufgetragen sind.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die dielektrische Dünnschicht (18) in den Anschlußberei­ chen, über die eine gedruckte Leiterbahn (13, 13') zum Anschluß eines unterhalb der dielektrischen Schicht befindlichen Leiterbahn­ strukturabschnittes (14, 14') hinweg geführt ist, gestuft ausgebildet ist.

5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die dielektrische Schicht (17) bis beid­ seitig neben denjenigen Leiterbahnstrukturbereichen (4, 4'; 14, 14') erstreckt, die durch eine über die seitliche Begrenzung der dielek­ trischen Schicht (6, 16) hinweggreifende Leiterbahn (12, 12'; 13, 13') kontaktiert sind.

6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die gedruckte Schaltung durch eine oder mehrere weitere Schichtkörper jeweils bestehend aus einer dielek­ trischen Dünnschicht und einer darauf aufgebrachten gedruckten Schaltung überlagert ist.