DE29520176U1 - Arrangement with a circuit board - Google Patents
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Description
BeschreibungDescription
Anordnung mit einer LeiterplatteArrangement with a circuit board
Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einer Leiterplatte, mit einem in der Nähe der Leiterplatte angeordneten oder mit der Leiterplatte verbundenen Metallkörper und einem mit der Leiterplatte verbundenen Bauteil, welches auf einem Abschnitt des Metallkörpers angeordnet ist, wobei zwischen dem Bauteil und dem Metallkörper eine elektrisch isolierende Schicht angeordnet ist.The invention relates to an arrangement with a circuit board, with a metal body arranged near the circuit board or connected to the circuit board, and with a component connected to the circuit board, which is arranged on a section of the metal body, wherein an electrically insulating layer is arranged between the component and the metal body.
Elektronische Schaltungen, welche an Metallkörpern, wie Wärmetauschern, Kühlkörpern, Gehäusen usw. befestigt sind, können sehr leicht durch elektrostatische Aufladungen auf dem Metallkörper (ESD-Spannungen) in ihrer Funktionsweise gestört oder sogar zerstört werden. Deshalb müssen Schutzvorkehrungen getroffen werden.Electronic circuits that are attached to metal bodies, such as heat exchangers, heat sinks, housings, etc., can easily be disrupted or even destroyed by electrostatic charges on the metal body (ESD voltages). Protective measures must therefore be taken.
Eine Schutzvorkehrung ist ein ausreichender Abstand zwischen empfindlichen Bauteilen bzw. Leiterbahnen, welche mit diesen Bauteilen verbunden sind, und dem Metallkörper. Dieser Abstand ist jedoch nicht immer möglich, zum Beispiel bei Temperatursensoren, welche die Temperatur der Metailkörper messen sollen.One protective measure is to ensure a sufficient distance between sensitive components or conductor tracks connected to these components and the metal body. However, this distance is not always possible, for example with temperature sensors that are intended to measure the temperature of the metal body.
Aus der DE-ÖS 36 00 735 ist es bekannt, mittels spezieller Anordnungen von Leiterbahnen oder Lötaugen auf der Leiterplatte Funkenstrecken auszubilden, welche elektrostatische Aufladungen ableiten.From DE-ÖS 36 00 735 it is known to create spark gaps on the circuit board by means of special arrangements of conductor tracks or soldering pads, which discharge electrostatic charges.
Bei einer Anordnung mit einer Leiterplatte und einem benachbart angeordneten Metallkörper ist eine Funkenstrecke zwischen Leiterplatte und Metallkörper schwierig zu realisieren, da Befestigungstoleranzen keinen definierten Abstand der Funkenstrecke gewährleisten.In an arrangement with a circuit board and an adjacent metal body, a spark gap between the circuit board and the metal body is difficult to realize, since mounting tolerances do not guarantee a defined distance for the spark gap.
Besonders nachteilig ist, daß eine elektrostatische Entladung an verschiedenen Stellen der Leiterplatte einschlagen kann, so daß es sogar zur Zerstörung der aufA particular disadvantage is that an electrostatic discharge can strike various places on the circuit board, so that it can even destroy the
der Leiterplatte angeordneten Schaltung kommen kann, falls die Entladung in gegen Überspannung besonderes empfindliche Bauteile einschlägt.circuitry arranged on the circuit board if the discharge hits components that are particularly sensitive to overvoltage.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung eine Anordnung zu schaffen, bei der die elektrischen oder elektronischen Bauteile auf der Leiterplatte auf einfache und kostengünstige Weise wirkungsvoll vor Zerstörung durch elektrostatische Entladungen geschützt sind.It is therefore the object of the invention to provide an arrangement in which the electrical or electronic components on the circuit board are effectively protected against destruction by electrostatic discharges in a simple and cost-effective manner.
Diese Aufgabe wird auf überraschend einfache Weise dadurch gelöst, daß die elektrisch isolierende Schicht eine Ausnehmung aufweistThis task is solved in a surprisingly simple way by the fact that the electrically insulating layer has a recess
Die erfindungsgemäße Anordnung besteht also aus einer Funkenstrecke, welche durch ein Gehäuseteil eines Bauteils (welches zum Beispiel durch einen elektrischen Anschluß oder eine Kühlfahne gebildet wird), einer elektrisch isolierenden Schicht und dem Metallkörper gebildet wird. Der Abstand der Funkenstrecke ist dabei vorteilhafterweise einfach durch die Dicke der elektrisch isolierenden Schicht definiert. Da die elektrisch isolierende Schicht eine Entladung unterbinden würde, ist es für die Erfindung wesentlich, daß eine Ausnehmung (zum Beispiel ein kleines Loch) in der elektrisch isolierenden Schicht die Entladung gewährleistet. Besonders vorteilhaft ist, die preiswerte Realisierbarkeit der erfindungsgemäßen Lösung, da hierzu lediglich eine kleine Ausnehmung in eine ohnehin vorgesehene Isolierschicht eingebracht werden muß.The arrangement according to the invention therefore consists of a spark gap, which is formed by a housing part of a component (which is formed, for example, by an electrical connection or a cooling vane), an electrically insulating layer and the metal body. The distance of the spark gap is advantageously simply defined by the thickness of the electrically insulating layer. Since the electrically insulating layer would prevent a discharge, it is essential for the invention that a recess (for example a small hole) in the electrically insulating layer ensures the discharge. The inexpensive implementation of the solution according to the invention is particularly advantageous, since only a small recess has to be made in an insulating layer that is already provided.
Ebenfalls vorteilhaft ist, daß durch die Ableitung der elektrostatischen Aufladungen an einer definierten Stelle, welche eine gute Ableitung des Entladungsstromes nach Masse ermöglicht, eine Entladung in besonders zerstörungsempfindliche Bauteile wirkungsvoll vermieden wird.Another advantage is that by discharging the electrostatic charges at a defined location, which enables good discharge of the discharge current to ground, a discharge into particularly sensitive components is effectively avoided.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Lösung gehen aus den Unteransprüchen hervor.Further advantageous embodiments and developments of the inventive solution emerge from the subclaims.
So ist es besonders vorteilhaft, als elektrisch isolierende Schicht eine Isolierfolie vorzusehen, die auf einfache Weise vor der Montage mit einer Ausnehmung versehen werden kann. Ebenso geeignet erscheint ein Plättchen aus Glimmer oderIt is particularly advantageous to use an insulating foil as an electrically insulating layer, which can easily be provided with a recess before assembly. A plate made of mica or
aus einem anderen Material, welches elektrisch isolierend und dabei vorzugsweise thermisch leitfähig ist.made of another material that is electrically insulating and preferably thermally conductive.
Thermische Leitfähigkeit der elektrisch isolierenden Schicht ist insbesondere dann erwünscht und vorteilhaft, wenn der Metallkörper als Kühlkörper für das Bauteil (zum Beispiel einem Halbleiterschalter wie Transistor, Tyristor oder ähnliches) vorgesehen ist oder wenn das Bauteil ein Temperatursensor ist, welcher die Temperatur des Metallkörpers überwachen soll.Thermal conductivity of the electrically insulating layer is particularly desirable and advantageous when the metal body is intended as a heat sink for the component (for example a semiconductor switch such as a transistor, thyristor or similar) or when the component is a temperature sensor which is intended to monitor the temperature of the metal body.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die auf der elektrisch isolierenden Schicht angeordnete Fläche des Bauteils direkt oder über ein weiteres Bauteil mit einem Pol einer Spannungsquelle verbunden ist. Hierdurch wird auf einfache Weise die elektrostatische Aufladung entweder direkt oder über das weitere Bauteil nach Masse abgeleitet bzw. erfolgt vom nicht mit Masse verbundenen Pol über die niederohmige Spannungsquelle nach Masse. Dieses die elektrostatische Entladung ableitende weitere Bauteil kann dabei zum Beispiel eine Diode, Zenerdiode oder auch ein niederohmiger Verbraucher sein.It is particularly advantageous if the surface of the component arranged on the electrically insulating layer is connected to a pole of a voltage source directly or via another component. This makes it easy to discharge the electrostatic charge either directly or via the other component to ground or from the pole not connected to ground via the low-resistance voltage source to ground. This other component that discharges the electrostatic discharge can be, for example, a diode, Zener diode or even a low-resistance consumer.
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung ist in der Zeichnung dargestellt und soll im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert werden.An embodiment of the arrangement according to the invention is shown in the drawing and will be explained in more detail below with reference to the drawing.
Es zeigenShow it
Figur 1 eine Schemazeichnung der erfindungsgemäßen AnordnungFigure 1 is a schematic drawing of the arrangement according to the invention
Figur 2 einen Ausschnitt aus einer die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Leiterpiattenanordnung vorteilhaft unterstützenden Schaltung.Figure 2 shows a section of a circuit that advantageously supports the effectiveness of the printed circuit board arrangement according to the invention.
Die Figur 1 zeigt den schematischen Aufbau der erfindungsgemäßen Anordnung. Diese besteht aus einer Leiterplatte (1), welche eine Ausnehmung aufweist, in welche ein Abschnitt eines Metallkörpers (2) eingreift. Dieser Metallkörper (2) ist hierbei als Kühlkörper für ein elektrisches Bauteil (3), beispielsweise einen Transistor vorgesehen. Zwischen der Kühlfahne des Transistors (3) und dem Metallkörper (2) ist eine elektrisch isolierende (aber thermisch leitfähige) Schicht (4) in Form einerFigure 1 shows the schematic structure of the arrangement according to the invention. This consists of a circuit board (1) which has a recess into which a section of a metal body (2) engages. This metal body (2) is provided as a cooling body for an electrical component (3), for example a transistor. An electrically insulating (but thermally conductive) layer (4) in the form of a
Kunststoffolie angeordnet, welche (hier in Querschnittsdarstellung) eine Ausnehmung (5) aufweist.Plastic film is arranged, which (here in cross-sectional view) has a recess (5).
Im Falle einer übermäßigen elektrostatischen Aufladung des Metallkörpers (2) entlädt sich diese über die Ausnehmung (5) auf die Kühlfläche des Bauteils (3) und wird von dort über einen mit der Kühlfahne verbundenden Anschluß des Bauteils (3) über Leiterbahnen und eventuell weiteren Bauteilen nach Masse abgeleitet.In the event of excessive electrostatic charging of the metal body (2), this is discharged via the recess (5) onto the cooling surface of the component (3) and from there is discharged to ground via a connection of the component (3) connected to the cooling lug via conductor tracks and possibly other components.
Ein Beispiel wie die auf der Leiterplatte (1) angeordnete Schaltung vorteilhaft ausgebildet sein kann, zeigt die Figur 2.Figure 2 shows an example of how the circuit arranged on the circuit board (1) can be advantageously designed.
Angenommen sei, daß die in der Figur 1 dargestellte Kühlfläche mit dem Drain-Anschluß eines MOS-FET-Transistors (T) verbunden ist. Über die Ausnehmung in der elektrisch isolierenden Schicht schlägt nun die Entladung in die mit einem Pfeil bezeichnete Verbindung des Schaltungsausschnittes ein.It is assumed that the cooling surface shown in Figure 1 is connected to the drain connection of a MOS-FET transistor (T). The discharge now strikes the connection of the circuit section marked with an arrow via the recess in the electrically insulating layer.
Je nach Polarität der Entladung erfolgt nun eine Ableitung des Entladungsstromes entweder über die interne Inversdiode (D1) des Transistors (T) oder über die Freilaufdiode (D2) oder die elektrische Last (L), und zwar entweder über die Zenerdiode (Z) oder die niederohmige Spannungsqueile (B) nach Masse.Depending on the polarity of the discharge, the discharge current is now diverted either via the internal inverse diode (D1) of the transistor (T) or via the freewheeling diode (D2) or the electrical load (L), namely either via the Zener diode (Z) or the low-resistance voltage source (B) to ground.
Die in der Figur 2 dargestellte Anordnung weiterer Bauteile (D1, D2, L, Z) zur Ableitung von Entladungsströmen ist dabei nur beispielhaft; bezüglich einer erfindungsgemäßen Anordnung ist die Anzahl der dargestellten weiteren Bauteile sogar größer als die tatsächlich bei einer realen Schaltung benötigten weiteren Bauteile zur Ableitung eines Entladungsstromes.The arrangement of additional components (D1, D2, L, Z) shown in Figure 2 for dissipating discharge currents is only an example; with regard to an arrangement according to the invention, the number of additional components shown is even greater than the additional components actually required in a real circuit for dissipating a discharge current.
Bezugszeichenliste Anordnung mit einer LeiterplatteList of reference symbols Arrangement with a printed circuit board
Claims (9)
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Legal Events
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| R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years |
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| R071 | Expiry of right |