DE202010016256U1

DE202010016256U1 - Leiterplatte

Info

Publication number: DE202010016256U1
Application number: DE202010016256U
Authority: DE
Original assignee: Schoeller Electronics GmbH
Current assignee: Schoeller Electronics Systems GmbH
Priority date: 2010-12-07
Filing date: 2010-12-07
Publication date: 2012-03-19
Anticipated expiration: 2020-12-08
Also published as: WO2012076166A1; EP2649864A1

Abstract

Leiterplatte (1) mit mindestens einem starren Bereich (2) und mindestens einem flexiblen Bereich (3), mit mindestens einer ein- oder beidseitig kupferkaschierten oder mit Leiterbahnen versehenen starren Lage (6) und mit mindestens einer ein- oder beidseitig kupferkaschierten oder mit Leiterbahnen versehenen flexiblen Lage (7), wobei die starre Lage (6) und die flexible Lage (7) miteinander verbunden sind, wobei ein starrer Bereich der Leiterplatte (1) mindestens eine Aussparung (12, 12', 12'') aufweist, in die ein Formteil (5) zur Ableitung von Verlustwärme eingepresst ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Leiterplatte, bei der eine Ableitung von Verlustwärme sichergestellt ist, gemäß Anspruch 1.
Im Stand der Technik sind gedruckte elektrische Schaltungen bekannt, bei denen starre Leiterplatten mit elektronischen Bauelementen bestückt sind. Solche Leiterplatten können aus einer oder mehreren Einzellagen von glasfaserverstärkten, ausgehärteten Epoxidharz-Platten bestehen, die zur Ausbildung von Leiterbahnen ein- oder beidseitig kupferkaschiert sind.
Eine Leiterplatte ist wegen der relativ hohen Verlustleistung der darauf angeordneten elektronischen Bauelemente einer hohen Wärmeentwicklung unterworfen. Im Stand der Technik sind Leiterplatten bekannt, bei denen ein Wärmeleitelement in Form eines Metallkörpers vorgesehen sind, der in einer Aussparung der Leiterplatte vorgesehen ist. Ein solcher Metallkörper besteht zumeist aus einem Bolzen aus Kupfer oder einem vergleichbaren Material, das eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweist. Das in der Leiterplatte vorgesehene Wärmeleitelement gewährleistet eine ausreichende Abfuhr der Verlustwärme von den elektronischen Bauelementen und verhindert somit einen kritischen Temperaturbereich für die Bauelemente und die Leiterplatte.
Im Stand der Technik sind Leiterplatten, die wie vorstehend erläutert ein Wärmeleitelement aufweisen, aus DE 10 2004 036 960 A1 , EP 1 276 357 A2 , DE 195 32 992 A1 oder auch US 6 295 200 B1 bekannt. Hierbei ist das Wärmeleitelement in einer in der Leiterplatte ausgebildeten Ausnehmung bzw. Bohrung aufgenommen, und darin angeklebt, angelötet und/oder eingepresst. Die Leiterplatten nach dem genannten Stand der Technik weisen den Nachteil auf, dass sie üblicherweise starr ausgebildet sind und somit in ihrer räumlichen Anordnung nicht flexibel bzw. anpassbar sind.
Im Stand der Technik sind auch so genannte starr-flexible Leiterplatten bekannt, die mindestens einen starren Bereich und mindestens einen flexiblen Bereich aufweisen. Eine solche Leiterplatte ist beispielsweise aus EP 0 408 773 B1 oder DE 102 58 090 A1 bekannt. Solche starr-flexible Leiterplatten werden üblicherweise aus übereinanderliegenden starren und flexiblen Einzellagen aufgebaut, die sich über die gesamte Schaltung erstrecken und mit Hilfe einer Klebefolie oder mit einem fließfähigen Klebstoff miteinander verklebt und verpresst sind. Die stammen Einzellagen bilden den jeweiligen starren Bereich der Leiterplatte aus. Die flexiblen Bereiche der Leiterplatten ergeben sich dadurch, dass in diesen Bereichen zumindest ein Teil der starren Einzellagen entfernt ist, wobei diese flexiblen Bereiche zum Beispiel aus dünnen Polyimid-Folien bestehen können. In den flexiblen Bereichen kann z. B. eine Kupferschicht oder dergleichen enthalten sein, mittels der eine elektrische Verbindung von Baugruppen erfolgt.
Bei starr-flexiblen Leiterplatten wird die Zuverlässigkeit von elektronischen Baugruppen erhöht, weil die elektrische Verbindung durch die flexiblen Lagen der starr-flexiblen Leiterplatte erfolgt und somit Stecker, Kabel und Lötstellen vermieden werden, die sonst häufig Ursache von Ausfällen sind. Des Weiteren können durch die flexiblen Bereichen eine größere Anzahl von starren Leiterplatten in einer vorbestimmten räumlichen Anordnung mechanisch und elektrisch miteinander verbunden werden, ohne dass dazu Steckerleisten oder Verdrahtungen notwendig sind.
Die starr-flexiblen Leiterplatten weisen wegen der darin eingebrachten flexiblen Bereiche eine komplexere Struktur auf als herkömmliche stamme Leiterplatten. Aus diesem Grund ist es bislang für starr-flexible Leiterplatten nicht bekannt, zusätzliche Wärmeleitelemente vorzusehen, um dadurch die Verlustwärme von elektronischen Bauelementen besser ableiten zu können.
Entsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Leiterplatte vorzusehen, bei der die Ableitung von Verlustwärme verbessert ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Leiterplatte mit den Merkmalen von Anspruch 1 und durch eine Leiterplatte mit den Merkmalen von Anspruch 5 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Eine erfindungsgemäße Leiterplatte umfasst mindestens einen starren Bereich und mindestens einen flexiblen Bereich, und mindestens eine ein- und beidseitig kupferkaschierte oder mit Leiterbahnen versehene starre Lage und mindestens eine ein- oder beidseitig kupferkaschierte oder mit Leiterbahnen versehene flexible Lage, wobei die starre Lage und die flexible Lage miteinander verbunden sind. Ein starrer Bereich der Leiterplatte weist zumindest eine Aussparung auf, in die ein Formteil zur Ableitung von Verlustwärme eingepresst ist.
Der Erfindung liegt die wesentliche Erkenntnis zugrunde, dass das Formteil zur Ableitung von Verlustwärme in den starren Bereich der Leiterplatte eingebracht werden kann, nämlich in die darin vorgesehene Aussparung. Der starre Bereich weist wegen der starren Lage eine ausreichende Festigkeit auf, so dass darin das Einpressen des Formteils möglich und ein zuverlässiger bzw. formsicherer Sitz des Formteils gewährleistet ist. Die gewünschte Flexibilität der starr-flexiblen Leiterplatte in ihrem flexiblen Bereich ist durch das Vorsehen des Formteils in dem starren Bereich nicht beeinflusst.
Das Einpressen eines Formteils in den starren Bereich der Leiterplatte lässt sich preisgünstig und insbesondere auch mit kurzen Taktzeiten durchführen, woraus niedrige Herstellungskosten resultieren. Das Formteil ersetzt herkömmliche externe aufgebrachte, vollflächige Kühlkörper, so dass bei der Bestückung der Leiterplatte mit zumindest einem Formteil keine Einschränkungen bestehen. Durch die Integration des zumindest einen Formteils in die Struktur der Leiterplatte ergibt sich eine größere Zuverlässigkeit gegenüber extern montierten Elementen zur Wärmeableitung. Des Weiteren führt das Einpressen des zumindest einen Formteils in die Leiterplatte gegenüber der Verwendung von herkömmlichen Kühlkörpern vorteilhaft zu einem geringeren Gewicht.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann die Aussparung für das Formteil in einem Bereich liegen, in dem die Leiterplatte sowohl mindestens eine starre Lage als auch mindestens eine flexible Lage aufweist. Hierbei durchdringt die Aussparung sowohl die mindestens eine starre Lage als auch die mindestens eine flexible Lage zumindest zum Teil, oder aber vollständig. Das Vorsehen der Aussparung in dem Bereich der Leiterplatte, in dem sowohl mindestens eine starre als auch mindestens eine flexible Lage angeordnet sind, erweitert die Möglichkeiten für ein Anbringen des Formteils an der Leiterplatte. Anders ausgedrückt, ist das Einpressen des Formteils in einem starren Bereich der Leiterplatte auch dann möglich, wenn an die starre Lage eine flexible Lage angrenzt. Die erhöhte räumliche Flexibilität für das Anbringen des Formteils auf der Leiterplatte hat den Vorteil einer bessere Anpassung an die Position von jeweiligen elektronischen Bauelementen auf der Leiterplatte, was zu einer verbesserten Wärmeableitung führt.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann das eingepresste Formteil im Bereich der Aussparung einen Teil der flexiblen Lage verdrängen. Die Pressung zwischen dem Formteil und der Aussparung kann dadurch erhöht sein, dass bei eingepresstem Formteil zumindest ein Teil der flexiblen Lage zwischen einem Rand der Aussparung und dem Formteil eingeschlossen wird. Dies führt zu einem verbesserten Presssitz des Formteils in der Aussparung, so dass die Verwendung von zusätzlichem Klebestoff, Lötzinn oder dergleichen nicht notwendig ist.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann der Randbereich der Aussparung vor dem Einpressen des Formteils zumindest teilweise mit einer Metallisierung versehen worden sein. In gleicher Weise kann der Randbereich der Aussparung auch nach dem Einpressen des Formteils mit einer weiteren Metallisierung versehen werden. Hierdurch wird die Haftung zwischen der Leiterplatte und dem in der Aussparung eingepressten Formteil weiter verbessert, weil ein eventuelles Herauslösen von Teilen der Leiterplatte (z. B. Epoxidharz-Partikel) durch die Metallisierung und die dadurch erzeugte metallische Schicht verhindert wird.
Das Formteil, das zum Einpressen in die Aussparung des starren Bereichs vorgesehen ist, kann aus jedwedem Werkstoff bestehen, der eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweist und über eine geeignete Festigkeit verfügt, so dass das Einpressen in die Aussparung möglich ist. Beispielsweise kann das Formteil aus Kupfer oder Kupferlegierung, aus Messing oder Messinglegierungen, oder aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen bestehen. Alternativ hierzu kann das Formteil auch aus einem nicht-metallischen Werkstoff bestehen, z. B. Keramik. In jedem Fall ist von Bedeutung, dass der für das Formteil verwendete Werkstoff über eine Wärmeleitfähigkeit verfügt, die größer ist als die Wärmeleitfähigkeit der Leiterplatte, um die gewünschte Ableitung von Verlustwärme sicherzustellen.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann das Formteil im Wesentlichen flächig ausgestaltet sein, wobei im eingepressten Zustand eine nach außen gerichtete Oberfläche des Formteils im Wesentlichen parallel zu dem der Aussparung zugeordneten Oberflächenbereich der Leiterplatte ausgerichtet sein kann. Durch das bündige Abschließen der nach außen gerichteten Oberfläche des Formteils mit dem daran angrenzenden Oberflächenbereich der Leiterplatte ist es möglich, die Leiterplatte auch im Bereich des Formteils mittels SMD-Technik zu bestücken. Der bündige Übergang der nach außen gerichteten Oberfläche des Formteils mit dem daran angrenzenden Oberflächenbereich der Leiterplatte ermöglicht es, die Oberfläche des Formteils mit der gleichen Endoberfläche zu beschichten, wie sie im restlichen Bereich der Leiterplatte eingesetzt wird.
Die Aussparung in der Leiterplatte kann als Durchgangsbohrung ausgebildet sein, so dass eine Höhe der Leiterplatte vollständig von der Aussparung durchsetzt wird. Ein in einer solchen Aussparung eingepresstes Formteil kann dann zu beiden Außenlagen der Leiterplatten abschließen. Anders ausgedrückt, weist das Formteil im eingepressten Zustand zwei nach außen gerichtete Oberflächen auf, die jeweils parallel zu dem der Aussparung zugeordneten Oberflächenbereich der Leiterplatte ausgerichtet sein können. Dies führt zu dem Vorteil, dass entweder eine Außenlage oder wahlweise beide Außenlagen der Leiterplatte mit Bauelementen bestückt werden können, zum Beispiel nach Art der SMD-Technik.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann das Formteil mit zumindest einer nach außen gerichteten Oberfläche von einem der Aussparung zugeordneten Oberflächenbereich der Leiterplatte hervorstehen. In dieser Weise wird die freie Oberfläche des Formteils gegenüber der Umgebung vergrößert, so dass eine größere Menge an Verlustwärme abgeleitet werden kann.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann das Formteil eine im Wesentlichen gezackte oder gewellte Außenkontur aufweisen. In gleicher Weise kann die Aussparung eine im Wesentlichen gezackte oder gewellte Innenkontur aufweisen, die zur Außenkontur des Formteils komplementär ausgebildet ist. Durch die nicht-lineare Ausgestaltung der Außenkontur des Formteils bzw. der Innenkontur der Aussparung wird erreicht, dass Kontaktfläche zwischen Formteil und Aussparung größer ist als bei einem linearen Verlauf der Außen- bzw. Innenkontur. Entsprechend resultiert hieraus ein verbessertes Einbringen des Formteils in die Aussparung, da zumindest der Haftschluss zwischen Formteil und Aussparung vergrößert ist.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann die Verbindung zwischen dem Formteil und der Leiterplatte so getroffen sein, dass das eingepresste Formteil einer Auspresskraft von mindestens 30 N, vorzugsweise 100 N, und weiter vorzugsweise einer Auspresskraft von mindestens 200 N standhält. Eine solche feste Verbindung kann zum Beispiel durch die gezackte oder gewellte Ausgestaltung der Außenkontur des Formteils bzw. der Innenkontur der Aussparung, und/oder auch durch ein Metallisieren des Randbereichs der Aussparung vor und/oder nach dem Einpressen des Formteils erzielt werden.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann das Formteil an zumindest einer nach außen gerichteten Oberfläche zumindest eine Kavität aufweisen. Eine solche Kavität ist dazu geeignet, dass darin ein elektronisches Bauelement bzw. ein Halbleiter-Die montiert wird. Die Kavität bewirkt einen Formschluss zwischen einer Oberfläche der Leiterplatte und dem Bauelement, so dass sich zusätzlich zu einem Verlöten des Bauelements eine bessere Verbindung mit der Leiterplatte ergibt. An der Oberfläche des Formteils kann des Weiteren eine Öffnung vorgesehen sein. Diese Öffnung dient in gleicher Weise wie die Kavität zur Montage eines Bauelements oder dergleichen. Die Öffnung kann Teil einer Durchgangsbohrung sein, die das Formteil in seiner Höhe durchsetzt. In diesem Fall kann die Bohrung zum Durchleiten einer Leitung, z. B. eine HF-Leitung, dienen.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann das Formteil an zumindest einer nach außen gerichteten Oberfläche mit einer vorbestimmten geometrischen Formgebung versehen sein. Anders ausgedrückt, ist das Formteil an seiner Oberseite zusätzlich mit einem vorbestimmten geometrischen Körper versehen, zwecks einer verbesserten Wärmeableitung an die Umgebung der Leiterplatte.
Eine besonders gute Abfuhr von Verlustwärme ergibt sich dann, wenn das Formteil in seiner Größe und Form an ein mit der Leiterplatte verbundenes Bauelement angepasst ist. In diesem Fall kann die von einem Bauelement erzeugte Verlustwärme infolge einer geringen räumlichen Entfernung zu dem Formteil direkt auf das Formteil übergehen, so dass anschließend die Verlustwärme von dem Formteil nach außen abgeleitet wird. Durch die Anpassung des Formteils an die Größe und Form eines Bauelements wird kein zusätzlicher seitlicher Raum für die Ableitung der Verlustwärme von den Bauelementen eingenommen. Aufgrund der hohen Wärmeleitfähigkeit der Formteile findet keine seitliche Erwärmung der Schaltung statt. Infolge dessen können Bauelemente enger zueinander angeordnet werden, ohne dass sie sich gegenseitig aufheizen.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist das Formteil in die Aussparung des starren Bereichs der Leiterplatte ohne die Verwendung von Verbindungsmitteln, insbesondere ohne Klebstoff, eingepresst. Dies bedeutet, dass das Einpressen des Formteils in die Aussparung rein mechanisch erfolgt, so dass der Herstellungsprozess für die Leiterplatte preiswert ist und mit schnellen Taktzeiten erfolgen kann.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann die Aussparung flächig ausgebildet sein, zum Beispiel nach Art einer wannenförmigen Vertiefung. Hierdurch ist eine robuste Aufnahme für das Formteil innerhalb der Aussparung sichergestellt, zusätzlich zu der Pressung zwischen den Randflächen der Aussparung und des Formteils.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsformen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
Es zeigen:
1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Leiterplatte mit darin eingepressten Formteilen,
2 eine seitliche Teil-Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Leiterplatte,
3 eine seitliche Teil-Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Leiterplatte,
4 eine seitliche Teil-Querschnittsansicht einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Leiterplatte,
5 eine perspektivische Teil-Querschnittsansicht einer vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Leiterplatte,
6 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Leiterplatte von 5 im Bereich eines darin eingepressten Formteils,
7 eine perspektivische Teil-Querschnittsansicht einer fünften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Leiterplatte,
8 eine seitliche Teil-Querschnittsansicht einer sechsten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Leiterplatte, und
9–12 perspektivische Ansichten von Formteilen, die für ein Einpressen in die erfindungsgemäße Leiterplatte vorgesehen sind.
1 zeigt eine Draufsicht auf eine starr-flexible Leiterplatte 1. Die Leiterplatte 1 weist zwei starre Bereiche 2 auf, die durch einen dazwischen angeordneten flexiblen Bereich 3 miteinander verbunden sind. An einem Randbereich der starren Bereiche 2 sind jeweils elektrische Anschlüsse 4 vorgesehen, mit denen die Leiterplatte kontaktiert werden kann.
In den stammen Bereichen 2 der Leiterplatte 1 sind Formteile 5 eingepresst. Die Formteile 5 dienen zur Ableitung von Verlustwärme von Bauelementen, die auf der Leiterplatte 1 angeordnet sind. Die Formteile 5 können eine verschiedene Kontur aufweisen, zum Beispiel wie in 1 gezeigt quadratisch oder rund, oder (wie in 1 nicht gezeigt) dreieckig, rechteckig oder in Form eines Mehrecks. In jedem Fall ist die Form bzw. Kontur eines Formteils an ein daran angrenzendes Bauelement angepasst, so dass eine gute Ableitung der Verlustwärme von den Bauelementen sichergestellt ist.
Die 2 bis 8 zeigen jeweils verschiedene Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Leiterplatte 1. Diese Ausführungsformen verdeutlichen verschiedene Möglichkeiten, wonach ein Formteil 5 in die Leiterplatte 1 eingepresst ist.
Die seitliche Teil-Querschnittsansicht von 2 verdeutlicht, dass die Leiterplatte 1 nach Art eines Sandwichs aufgebaut ist. Die Leiterplatte 1 umfasst eine starre Lage 6, die mit einer flexiblen Lage 7 verbunden ist. Die Verbindung der starren Lage 6 mit der flexiblen Lage 7 erfolgt durch eine Verbindungsschicht 8, die aus einer Klebefolie, einem klebfähigen Prepreg oder aus einem flüssigen oder fließfähigen Klebstoff bestehen kann. Auf ihrer jeweils außen liegenden Seite sind die starre Lage 6 und die flexible Lage 7 mit einer Kupferkaschierung 9 versehen. Die Kupferkaschierung 9 dient dabei – wie im Stand der Technik üblich – zur Ausbildung von Leiterbahnen, die über (nicht dargestellte) metallisierte Bohrungen miteinander verbunden sein können.
Der in 2 gezeigte Querschnittsbereich der Leiterplatte 1 weist zwei starre Bereiche 10 und einen dazwischen angeordneten flexiblen Bereich 11 auf. Der flexible Bereich 11 wird dadurch erzielt, dass in diesem Abschnitt die starre Lage 6, ggf. in Verbindung mit der Verbindungsschicht 8, entfernt worden ist. Die Flexibilität der Leiterplatte 1 in diesem Abschnitt ist also durch die verbleibende flexible Lage 7 sichergestellt. Die Kupferkaschierung 9 ist ausreichend dünn bemessen, so dass die Flexibilität der Leiterplatte 1 in dem flexiblen Bereich 11 nicht beeinträchtigt ist. In den daran angrenzenden starren Bereichen 10 bewirkt das Vorsehen der stammen Lage 6, die die flexible Lage 7 überlagert, eine Struktursteifigkeit der Leiterplatte 1.
In dem starren Bereich 10 der Leiterplatte 1 ist eine Aussparung 12 ausgebildet, die sich von einer Oberfläche der Leiterplatte 1 durch die starre Lage 6 hindurch bis zur Verbindungsschicht 8 erstreckt. Die Aussparung 12 kann in die stamme Lage 6 mechanisch eingebracht werden, zum Beispiel durch Bohren, Stanzen, Fräsen oder dergleichen. In die Aussparung 12 ist ein Formteil 5 verpresst, wobei eine Oberfläche 13 des Formteils 5 bündig mit einem daran angrenzenden Oberflächenbereich 14 der Leiterplatte 1 abschließt. Somit kann ein (nicht gezeigtes) Bauelement sowohl auf der Oberfläche 13 des Formteils 5 als auch auf dem Oberflächenbereich 14 der Leiterplatte aufgebracht werden, zum Beispiel durch Verlöten oder dergleichen. Abweichend von der in 2 gezeigten Darstellung ist es auch möglich, dass die Kupferkaschierung 9 die Oberfläche 13 des Formteils 5 überdeckt. Dies ist dann der Fall, wenn das Formteil in die Aussparung 12 eingepresst wird, bevor anschließend die Kupferkaschierung 9 auf die starre Lage 6 aufgebracht wird.
Die Ausbildung der Aussparung 12 in dem starren Bereich 10 der Leiterplatte 1, d. h. zumindest in der starren Lage 6, führt dazu, dass eine Innenumfangsfläche der Aussparung 12 eine ausreichende Formstabilität bzw. Formfestigkeit aufweist, so dass das Formteil 5 in die Aussparung 12 eingepresst werden kann. Durch Wahl einer geeigneten Toleranz, d. h. eines Übermaßes, zwischen einem Außendurchmesser des Formteils 5 und dem Innendurchmesser der Aussparung 12 wird ein geeignetes Pressmaß zwischen dem Formteil 5 und der Aussparung 12 sichergestellt, so dass ein fester Sitz des Formteils 5 in der Aussparung 12 erzielt wird und ein selbsttätiges Herauslösen des Formteils 5 aus der Aussparung 12 nicht möglich ist.
3 zeigt eine Teil-Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Leiterplatte 1. Die zweite Ausführungsform entspricht in ihrem Aufbau weitestgehend der ersten Ausführungsform von 2, wobei gleiche Merkmale mit jeweils gleichen Bezugszeichen versehen sind. Bezüglich des Aufbaus dieser zweiten Ausführungsform der Leiterplatte 1 wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf die Erläuterung von 2 verwiesen. Die zweite Ausführungsform der Leiterplatte 1 von 3 unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform von 2 dadurch, dass sich die Aussparung 12' nicht nur durch die starre Lage 6, sondern auch durch die Verbindungsschicht 8 und teilweise durch die flexible Lage 7 hindurch erstreckt. In Entsprechung hierzu weist das Formteil 5 eine größere Länge auf, nämlich in Richtung einer Höhe der Leiterplatte 1. Die größere Höhe und das damit einhergehende größere Volumen des Formteils 5 führen zu einer verbesserten Ableitung von Verlustwärme von der Leiterplatte 1 an die Umgebung.
4 zeigt eine dritte Ausführungsform der Leiterplatte 1 in einer Teil-Querschnittsansicht. Der Aufbau der Leiterplatte 1 von 4 ist bis auf die Ausgestaltung der Aussparung 12 mit den Leiterplatten von 2 bzw. 3 identisch, wobei gleiche Merkmale mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.
Die dritte Ausführungsform von 4 unterscheidet sich von den zuvor erläuterten Ausführungsformen dadurch, dass die Aussparung 12'' als Durchgangs-bohrung über die gesamte Höhe der Leiterplatte 1 ausgebildet ist. Dies bedeutet, dass sich die Aussparung 12'' durch alle Schichten bzw. Lagen der Leiterplatte 1 hindurch erstreckt, d. h. durch die jeweils außen angeordneten Kupferkaschierungen 9, die stamme Lage 6, die flexible Lage 7 und die Verbindungsschicht 8. Die axiale Länge des Formteils 5 ist an eine Höhe bzw. Dicke der Leiterplatte 1 angepasst, so dass das Formteil 5 die Aussparung 12 in ihrer gesamten Länge durchsetzt. Ein sicherer Sitz des Formteils 5 in der Leiterplatte 1 ist durch die Presspassung in Wechselwirkung mit der starren Lage 6 gewährleistet. Die beiden äußeren Oberflächen 13 des Formteils 5 schließen bündig mit dem daran angrenzenden Oberflächenbereich 14 einer jeweiligen Außenseite der Leiterplatte 1 ab. Entsprechend ist auf beiden Seiten der Leiterplatte 1 ein Anbringen von Bauelementen auch im Bereich des Formteils 5 bzw. dessen nach außen gerichteter Oberfläche 13 möglich.
Das Einpressen des Formteils 5 in die Aussparung kann aus Richtung des Pfeils A (4) erfolgen, wobei das Formteil 5 zunächst durch die starre Lage 6 und anschließend durch die flexible Lage 7 hindurchgeführt wird. Der feste Sitz des Formteils in der Leiterplatte 1 wird durch den Verbund zwischen dem Formteil 5 und der Aussparung 12'' im (vertikalen) Bereich der starren Lage 6 bewirkt.
Bei der Herstellung der Leiterplatte 1 kann das Formteil 5 in die Aussparung 12 auch aus Richtung des Pfeils B (4) eingebracht werden. Dies bedeutet, dass beim Einführen in die Aussparung 12'' das Formteil 5 zunächst die flexible Lage 7 durchdringt, bevor das Formteil 5 anschließend die Verbindungsschicht 8 und die starre Lage 6 durchdringt. Beim Hindurchführen des Formteils 5 zunächst durch die flexible Lage 7 und anschließend durch die starre Lage 6 können Partikel von der flexiblen Lage 7 und/oder von der Verbindungsschicht 8 abgelöst werden, so dass diese Partikel sich zwischen einer Randfläche der Aussparung 12 im Bereich der starren Lage 6 und einer Außenumfangsfläche des Formteils 5 ablagern. Anders ausgedrückt, können bei eingepresstem Formteil Teile der flexiblen Lage, d. h. der flexiblen Lage 7 und/oder der Verbindungsschicht 8, zwischen einem Rand der Aussparung 12'' und dem Formteil 5 eingeschlossen sein. Infolgedessen ist die Pressung zwischen dem Formteil 5 und der Aussparung 12'' im Bereich der starren Lage 6 erhöht, was einen noch festeren Sitz des Formteils 5 bewirkt.
5 zeigt eine vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Leiterplatte 1 in einer freigeschnittenen Teil-Perspektivansicht. Im Vergleich zu den vorstehend genannten Ausführungsformen sind hierbei gleiche Merkmale mit jeweils gleichen Bezugszeichen versehen. Die Perspektivansicht von 5 verdeutlicht, dass die Aussparung 12'', die sich auch hier über die gesamte Höhe der Leiterplatte 1 erstreckt, eine gewellte Innenkontur 15 aufweist. Zusätzlich ist die Aussparung 12'' im Bereich ihrer Innenkontur 15 und in den Randbereichen angrenzend an dem äußeren Oberflächenbereich 14 der Leiterplatte 1 mit einer Metallisierung 16 versehen, die durch einen bekannten elektrochemischen Prozess aufgebracht werden kann. Eine solche Metallisierung 16 erhöht die Festigkeit der Aussparung 12'' im Bereich ihrer Innenkontur 15 und an ihren Randbereichen, was zu einem besseren Haftschluss mit dem in der Aussparung 12 eingepresste Formteil 5 führt. Zusätzlich steigert eine solche Metallisierung den Haftverbund zwischen dem Formteil 5 und einer (nicht gezeigten) Schaltung. Die Metallisierung 16 verhindert des Weiteren ein Herausbrechen von Partikeln aus der starren Lage 6 und verbessert die Formstabilität des Innenumfangs der Aussparung 12'' im Bereich der Verbindungsschicht 8 und der flexiblen Lage 7. Hierdurch erhält die Innenkontur 15 der Aussparung 12'' einen gleichförmigen Innendurchmesser mit einer genauen Toleranz.
Bei der Ausführungsform gemäß 5 ist eine Außenkontur 17 des Formteils 5 im Wesentlichen glatt ausgebildet. Der in 5 gezeigte Pfeil verdeutlicht die Richtung eines Einpressens des Formteils 5 in die Aussparung 12. Das Formteil 5 durchdringt zunächst die Aussparung 12'' im Bereich der starren Lage 6, wobei beim weiteren Einpressen des Formteils 5 die Aussparung 12'' auch im Bereich der flexiblen Lage 7 durchdrungen wird.
6 zeigt eine Draufsicht auf die Aussparung 12 gemäß der Ausführungsform von 5, wenn darin das Formteil 5 vollständig eingepresst ist. Deutlich zu erkennen ist die gewellte Innenkontur 15 der Aussparung 12, die mit ihren jeweiligen Spitzen in Kontakt mit der glatten Außenkontur 17 des Formteils 5 gelangt. Des Weiteren wird durch die 5 verdeutlicht, dass die Aussparung 12 entlang ihres Randbereichs mit der Metallisierung 16 versehen ist.
7 zeigt eine fünfte Ausführungsform der Leiterplatte 1 in einer Perspektivansicht, ähnlich zu 5. Bei der Ausführungsform gemäß 7 ist im Unterschied zur Ausführungsform von 5 nunmehr die Innenkontur 15 der Aussparung 12'' glatt ausgebildet, wobei die Außenkontur 17 des Formteils 5 nunmehr gewellt ausgebildet ist. Im eingepressten Zustand des Formteils 5 ergibt sich die gleiche Wirkung wie bei der Ausführungsform gemäß 5, nämlich ein verbesserter Haftschluss zwischen dem Formteil 5 und der Aussparung 12''. Bei der Ausführungsform gemäß 7 ist die Aussparung 12'' ebenfalls mit einer Metallisierung 16 versehen, zu deren Vorteilen zur Vermeidung von Wiederholungen auf die Erläuterungen von 5 verwiesen wird.
In Abwandlung der Ausführungsformen gemäß 5 und 7 ist es bei einer weiteren (nicht gezeigten) Ausführungsform möglich, sowohl die Innenkontur 15 der Aussparung 12 als auch die Außenkontur 17 des Formteils 5 jeweils gewellt auszubilden. Alternativ zu einer gewellten Kontur ist auch eine gezackte Kontur möglich. Ebenfalls ist es zweckmäßig, die gewellte bzw. gezackte Innenkontur 15 komplementär zur gewellten bzw. gezackten Außenkontur 17 auszubilden. Hieraus ergibt sich eine vergrößerte Kontaktfläche zwischen der Aussparung 12 und dem darin eingepressten Formteil 5, was zu einem verbesserten Haftschluss führt.
8 zeigt eine sechste Ausführungsform der Leiterplatte 1 in einer Teil-Querschnittsansicht. Der Aufbau dieser Ausführungsform der Leiterplatte 1 unterscheidet sich von den vorhergehenden Ausführungsformen. Im Einzelnen sind in einem starren Bereich 10 zwei übereinander angeordnete stamme Lagen 6 vorgesehen, die durch eine Klebefolie 8 oder dergleichen miteinander verbunden sind. Die Übereinander-Anordnung der starren Lagen 6 bildet den starren Bereich 10 der Leiterplatte 1 aus. In der Darstellung von 8 ist ungefähr mittig in dem starren Bereich 10 die Aussparung 12'' ausgebildet, die sich in gleicher Weise wie bei den Ausführungsformen nach den 4–6 über die gesamte Höhe der Leiterplatte 1 erstreckt. Des Weiteren ist die Aussparung 12'' an ihrem Randbereich mit einer Metallisierung 16 versehen. Nachdem die Aussparung 12 mit der Metallisierung 16 versehen worden ist, lässt sich das Formteil 5, wie in 8 gezeigt, in die Aussparung 12'' einpressen.
Bei der Ausführungsform gemäß 8 ist der flexible Bereich 11 in der Darstellung links gezeigt. Hierzu sind die starren Einzellagen 6 abgetrennt, so dass die Leiterplatte 1 ab dieser Stelle lediglich aus der flexiblen Lage 7 und einer damit verdundenen bzw. darin aufgenommenen Kupferlage 18 besteht. Durch das Entfernen der starren Einzellagen 6 ist der flexible Bereich 11 entsprechend flexible bzw. elastisch ausgebildet. In 8 nicht gezeigt ist ein Übergang des flexiblen Bereichs 11 zu einem erneuten starren Bereich 10, in dem dann die flexible Lage 7 oben und unten von einer jeweiligen starren Lage 6 eingeschlossen ist.
Bezüglich der Ausführungsformen der Leiterplatte 1 gemäß der 2–7 versteht sich, dass in gleicher Weise wie bei der Ausführungsform gemäß 8 angrenzend zu oder innerhalb der Verbindungsschicht 8 eine Kupferlage oder dergleichen aufgenommen sein kann, mittels der eine elektrische Verbindung von Bauelementen erfolgt. Eine solche Kupferlage ist ausreichend dünn bemessen, so dass die Flexibilität bzw. Biegsamkeit des flexiblen Bereichs 3 der Leiterplatte 1 nicht beeinträchtigt ist.
Bezüglich aller vorstehend genannten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Leiterplatte 1 versteht sich, dass eine Metallisierung des Randbereichs der Aussparung auch nach dem Einpressen des Formteils 5 möglich ist, wodurch die Haftung zwischen der Leiterplatte und dem darin eingepresstem Formteil weiter verbessert wird. Des weiteren versteht sich bezüglich der Ausführungsformen der Leiterplatte 1 gemäß 2–4, dass die Aussparung 12, 12' bzw. 12'' ebenfalls mit einer Metallisierung versehen sein kann, wie es bezüglich der Ausführungsform von 5 erläutert ist.
In den 9–12 sind verschiedene Formteile dargestellt, die in einer Aussparung 12, 12', 12'' einer Leiterplatte 1 eingepresst werden können.
9 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Formteils 5, dessen Außenkontur 17 gewellt ausgebildet ist. Ein solches Formteil 5 lässt sich in gleicher Wiese wie unter Bezugnahme auf 7 erläutert in die Aussparung 12'' einpressen. Die Oberfläche 13 des Formteils ist flächig bzw. glatt ausgebildet, und kann im eingepressten Zustand mit dem Oberflächenbereich 14 der Leiterplatte 1 bündig abschließen.
10 zeigt ein alternatives Formteil 5 zum Einpressen in eine Aussparung 12 der Leiterplatte 1. Dieses Formteil 5 weist ebenfalls eine gewellte Außenkontur 17 auf. Im Unterschied zum Formteil gemäß 9 weist das Formteil von 10 in einem mittigen Bereich eine Kavität 19 auf. Die Kavität 19 ist zur Montage zumindest eines Bauelementes oder zur direkten Montage zumindest eines Chipsvorgesehen. Somit kann ein Bauelement bzw. ein Chip mittels dieses Formteils 5 auf einer Oberfläche der Leiterplatte 1 angebracht werden.
Das Formteil 5 gemäß 10 weist zwei Montagebohrungen 20 auf. Die Bohrungen 20 sind zur Aufnahme eines Bauelementes geeignet, oder dienen zur Durchleitung von Leitungen, z. B. einer HF-Leitung, oder zur Montagezwecken.
11 zeigt eine perspektivische Ansicht eines weiteren Formteils 5, das in seinem mittigen Bereich mit einer Montagebohrung 20 versehen ist. Wie vorstehend erläutert, eignet sich diese Montagebohrung 20 zur Aufnahme eines elektronischen Bauelements, zur Durchleitung von Leitungen, oder zu Montagezwecken.
12 schließlich zeigt eine perspektivische Ansicht eines weiteren Formteils 5.
Dieses Formteil 5 weist eine gewellte Außenkontur 17 auf. An den beiden Stirnseiten dieses Formteils 5 sind jeweils Montagebohrungen 20 ausgebildet, die dem gleichen Zweck wie vorstehend zu 11 erläutert dienen. eignen. In einem mittigen Bereich ist bei diesem Formteil 5 eine Erhebung 21 vorgesehen. Diese Erhebung 21 vergrößert die freie Oberfläche des Formteils 5 an dessen Außenseite und verbessert somit Ableitung von Verlustwärme an die Umgebung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102004036960 A1 [0004]
EP 1276357 A2 [0004]
DE 19532992 A1 [0004]
US 6295200 B1 [0004]
EP 0408773 B1 [0005]
DE 10258090 A1 [0005]

Claims

Leiterplatte (1) mit mindestens einem starren Bereich (2) und mindestens einem flexiblen Bereich (3), mit mindestens einer ein- oder beidseitig kupferkaschierten oder mit Leiterbahnen versehenen starren Lage (6) und mit mindestens einer ein- oder beidseitig kupferkaschierten oder mit Leiterbahnen versehenen flexiblen Lage (7), wobei die starre Lage (6) und die flexible Lage (7) miteinander verbunden sind, wobei ein starrer Bereich der Leiterplatte (1) mindestens eine Aussparung (12, 12', 12'') aufweist, in die ein Formteil (5) zur Ableitung von Verlustwärme eingepresst ist.
Leiterplatte (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (12) für das Formteil (5) in einem Bereich liegt, in dem die Leiterplatte (1) sowohl mindestens eine starre Lage (6) als auch mindestens eine flexible Lage (7) aufweist, und dass die Aussparung (12', 12'') sowohl die mindestens eine starre Lage (6) als auch die mindestens eine flexible Lage (7) zumindest teilweise durchdringt.
Leiterplatte (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das eingepresste Formteil (5) im Bereich der Aussparung (12'') einen Teil der flexiblen Lage (7) verdrängt.
Leiterplatte (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei eingepresstem Formteil (5) zumindest ein Teil der flexiblen Lage (7) zwischen einem Rand der Aussparung (12'') und dem Formteil (5) eingeschlossen ist, wodurch die Pressung zwischen dem Formteil (5) und der Aussparung (12'') erhöht ist.
Leiterplatte (1) mit mindestens einem starren Bereich (2), der mindestens eine ein- oder beidseitig kupferkaschierte oder mit Leiterbahnen versehene starre Lage (6) aufweist, wobei ein starrer Bereich der Leiterplatte (1) mindestens eine Aussparung (12, 12', 12'') aufweist, in die ein Formteil (5) zur Ableitung von Verlustwärme eingepresst ist.
Leiterplatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Randbereich der Aussparung (12, 12', 12'') vor dem Einpressen des Formteils (5) zumindest teilweise mit einer Metallisierung (16) versehen worden ist.
Leiterplatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Randbereich der Aussparung (12, 12', 12'') nach dem Einpressen des Formteils (5) mit einer weiteren Metallisierung (16) versehen worden ist.
Leiterplatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil (5) aus Kupfer oder Kupferlegierungen, aus Messing oder Messinglegierungen, aus Aluminium oder Aluminumlegierungen, oder aus einem geeigneten Werkstoff, dessen Wärmeleitfähigkeit größer ist als die Wärmeleitfähigkeit der Leiterplatte (1), besteht.
Leiterplatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil (5) im Wesentlichen flächig ausgestaltet ist, wobei im eingepressten Zustand eine nach aussen gerichtete Oberfläche (13) des Formteils (5) im Wesentlichen parallel zu dem der Aussparung (12, 12', 12'') zugeordneten Oberflächenbereich (14) der Leiterplatte (1) ausgerichtet ist.
Leiterplatte (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil (5) im eingepressten Zustand zwei nach aussen gerichtete Oberflächen (13) aufweist, die jeweils parallel zu dem der Aussparung (12, 12', 12'') zugeordneten Oberflächenbereich (14) der Leiterplatte (1) ausgerichtet sind.
Leiterplatte (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil (5) mit zumindest einer nach aussen gerichteten Oberfläche von einem der Aussparung (12) zugeordneten Oberflächenbereich der Leiterplatte (1) hervorsteht.
Leiterplatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil (5) eine im Wesentlichen gezackte oder gewellte Außenkontur (17) aufweist und/oder dass die Aussparung (12) eine im Wesentlichen gezackte oder gewellte Innenkontur (15) aufweist.
Leiterplatte (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenkontur der Aussparung (12, 12', 12'') zur Aussenkontur (17) des Formteils (5) komplementär ausgebildet ist.
Leiterplatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen dem Formteil (5) und der Leiterplatte (1) so getroffen ist, dass das eingepresste Formteil (5) einer Auspresskraft von mindestens 30 N, vorzugsweise von mindestens 100 N, weiter vorzugsweise von mindestens 200 N, standhält.
Leiterplatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil (5) an zumindest einer nach aussen gerichteten Oberfläche (13) zumindest eine Kavität (19) und/oder zumindest eine Öffnung (20) aufweist.
Leiterplatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil (5) an zumindest einer nach aussen gerichteten Oberfläche (13) mit einer vorbestimmten geometrischen Formgebung (21) versehen ist.
Leiterplatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil (5) in seiner Größe und Form an ein mit der Leiterplatte (1) verbundenes Bauelement angepasst ist.
Leiterplatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil (5) in die Aussparung (12, 12', 12'') frei von Verbindungsmitteln, insbesondere klebstofffrei, eingepresst ist.
Leiterplatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (12, 12', 12'') flächig ausgebildet ist.
Leiterplatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (12'') die Leiterplatte (1) in ihrer Höhe vollständig durchsetzt.
Leiterplatte (1) nach Anspruch 1 oder nach einem der Ansprüche 5 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (12'') für das Formteil (5) lediglich in einem Bereich der Leiterplatte (1) ausgebildet ist, in dem die Leiterplatte (1) lediglich eine starre Lage (6) aufweist.