DE3344518A1

DE3344518A1 - Elektrische baugruppe

Info

Publication number: DE3344518A1
Application number: DE19833344518
Authority: DE
Inventors: Paul 6086 Wolfskehlen Bahl; Ernst 6101 Bickenbach Bura; Wolfgang 6140 Bensheim Daigger
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1983-12-09
Filing date: 1983-12-09
Publication date: 1985-06-20

Description

Elektrische Baugruppe
Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer elektrischen Baugruppe nach der Gattung des Hauptanspruchs. Mit der Erfindung gedruckter Schaltungen wuchs das Interesse an Konstruktionen, mit denen sich die Abmessungen elektrischer Geräte verkleinern und die Packungsdichte innerhalb der elektrischen Schaltung erhöhen ließ. Als eine Möglichkeit der Erhöhung der Packungsdichte wurde die Anordnung von zwei oder mehr parallelen Druckschaltungsplatten erkannt, zwischen denen sich senkrecht zu deren Plattenoberfläche die Bauelemente, wie Spulen, Kondensatoren, Widerstände erstreckten. Eine Bauform einer solchen elektrischen Baugruppe weist eine parallele Anordnung von zwei gedruckten Sehaltungsplatten auf, deren Längsseiten kammförmige Einschnitte zur Aufnahme der Anschlußdrähte der verwendeten Einzelelemente aufweisen (DGM 19 51 167). In die Einschnitte der Druckleiterplatten werden beim Bestücken nebeneinander und parallel Kondensatoren, Widerstände usw. eingelegt, wobei die das Bauteil überragenden Anschlußdrähte in den Einschnitten Platz finden. Nach dem Verlöten entsteht ein verhältnismäßig kompakter Baustein, der seinerseits wieder Teil einer größeren elektrischen Schaltung sein kann. Ein Nachteil der beschriebenen elektrischen Baugruppe ist, daß die Bauelemente nur am Rand der Druckleiterplatten, nämlich im Bereich der kammförmigen Einschnitte, angeordnet sein können.
Es lassen sich daher mit dieser Technik nur verhältnismäßig kleine Druckleiterplatten bestücken, da.
sonst der Raum zwischen diesen nur sehr schlecht zur Aufnahme von Bauelementen genutzt wird.
Eine andere Art elektrischer Baugruppen mit parallelen Druckleiterplatten nutzt den gesamten Raum zwischen diesen beiden Druckleiterplatten zur Aufnahme elektrischer Bauelemente aus. Dazu werden die Anschlußdrähte in entsprechende Bohrungen der Druckleiterplatten eingeführt und nach dem Zusammenbau der Baugruppe mit den Druckleiterplatten verlötet (DGM 17 68 669). Ein wesentlicher Nachteil der bekannten Baugruppe ist, daß das Auswechseln schadhafter Bauteile nur unter großen Schwierigkeiten möglich ist, sofern das schadhafte Bauelement im Zentrum der gesamten Baugruppe oder in dessen Nähe angeordnet ist.
Eine Variation der erstgenannten Art elektrischer Baugruppen ergibt sich nach der DE-AS 11 98 877, bei der die mit der gedruckten Schaltung versehenen Isolierstoffplatten unterschiedlich tief geschlitzt sind, so daß sich eine gestaffelte Anordnung der Bauelemente entlang der Längskanten der Isolierstoffplatten ergibt. Hierdurch wird die Packungsdichte zwar erhöht, gleichzeitig aber die Zugänglichkeit der weiter innen-liegenden Bauelemente erschwert. Auch ist die Art der Leiterbahnführung bei dieser Bauform starken Einschränkungen unterworfen.
Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße elektrische Baugruppe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die Steifigkeit durch Sandwich-ähnliche Bauweise sehr groß ist. Als weiterer Vorteil ist anzusehen, daß bei Änderungen der Umgebungstemperatur die Druckleiterplatte sich ohne Rücksicht auf die aufgelöteten-Bauteile ausdehnen oder zusammenziehen kann.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen elektrischen Baugruppen möglich. Besonders vorteilhaft ist, daß sich die Baugruppe einfach und problemlos manuell oder maschinell bestücken läßt. Schließlich ist als vorteilhaft anzusehen, daß die Bauelemente bis zur Lötung mittels einer Hilfsvorrichtung mechanisch befestigt werden können.
3<ichnunz Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine elektrische Baugruppe mit zwei parallelen Druckleiterplatten, von denen die obere zur besseren Erkennbarkeit der dazwischen angeordneten Bauelemente ausgebrochen dargestellt ist.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels Die Baueinheit nach der Erfindung besteht aus zwei Druckleiterplatten 1, 2, welche in einem geringen Abstand parallel angeordnet sind. Jede Druckleiterplatte kann einen kompletten Schaltkreis enthalten, der mit Hilfe üblicher MiniatursBauelemente, wie beispielsweise integrierten Schaltkreisen 3, 4,Operationsver stärkern 5 und Kondensatoren 6 aufgebaut ist. Die einzelnen diskreten Bauelemente in Miniatur-Bauweise sind untereinander und mit der Gesamtschaltung durch metallisierte Leiterbahnen verbunden, von denen bei 7, 8 und; 9 einige angedeutet sind.
Seit kurzem werden neben elektronischen und/oder elektrischen Bauteilen, wie Kondensatoren, Widerständen, Halbleitern mit im wesentlichen kubischer Form, also ohne besondere Zuleitungen, sondern nur mit Elektrodenflächen an den Stirnseiten, auch Bauelemente, insbesondere Widerstände und Kondensatoren angeboten, deren isoliertes nichtmetallisches Gehäuse eine zylindrische Form aufweist und deren Elektrodenflächen als Kappen das zylindrische Gehäuse abschließen. Solche Bauelemente werden MELFS genannt. Solche MEHLS können ebenso wie Chip-Bauelemente von kubischer Gestalt in gewöhnlicher Weise auf Druckleiterplatten so angeordnet sein, daß ihre Elektrodenflächen auf je einer dafür bestimmten Kontaktfläche einer Leiterbahn in Berührung kommt und in dieser Lage durch eines der üblichen Lötverfahren verlötet wird. Es hat sich nun gezeigt, daß bei der Herstellung und Bestückung von Bausteinen mit extrem dünnen Leiterplatten es zu Beschädigungen des fertigen Bausteins bei mechanischer Beanspruchung dadurch kommt, daß sich die Leiterplatte durchbiegt.
Die aufgelöteten Bauelemente liegen außerhalb der neutralen Zone bei einer Biegung der Leiterplatte, so daß leicht Haarrisse entstehen können, die die Ursache eines päteren Ausfalls des Bausteins darstellen.
Durch die Verwendung der MELFS läßt sich gemäß der Erfindung eine Bauform einer elektrischen Baugruppe herstellen, die ungleich stabiler im Aufbau und dichter bestückt ist, ohne die Nachteile der bekannten elektrischen Baueinheiten aufzuweisen. Erfindungsgemäß werden die beiden die Grundplatten des Bausteins darstellenden Leiterplatten 1, 2 in einem solchen Abstand parallel zueinander angeordnet, daß die beiden Außenflächen einen Abstand voneinander haben, der der Länge der verwendeten MELFS entspricht. Jede Leiterplatte enthält neben den Kontaktflächen für die Anschlüsse der auf den Leiterplatten in konventioneller Weise angeordneten diskreten Bauelementen 3, 4, 5, 6 Bohrungen 10 zum Durchtritt der kappenförmigen Enden der MELFS 11 mit zylindrischer Bauform. Die Bohrungen 10 sind mittels bekannter Aufbauverfahren mit einer metallisierten Wandschicht versehen, und die MELF-Bausteine werden in die deckungsgleichen Bohrungen der beiden Leiterplatten 1, 2 von oben eingeschoben.
Nach dem Verlöten der Gesamtschaltung nach einem der ueblichen Lötverfahren bilden die MELF-Bausteine 11 einen Teil der elektrischen Schaltung zwischen den beiden Leiterplatten 1, 2 und gleichzeitig den Kern einer Sandwich-artigen Anordnung der beiden Leiterplatten 1, 2,die dadurch einer Biegebeanspruchung einen erheblich größeren Widerstand entgegensetzt als Einzelplatten gleicher Dicke. Außerdem ergibt sich eine hohe Packungsdichte der verwendeten Bauteile und auch der Gesamtsch#ltung. Gleichzeitig ist das Bestücken (Fügen)der Bauelemente einfach und problemlos, dadurch das Einbringen der Bauelemente 11 in die Bohrungen, die sie sich selbst ausrichten und nicht durch gesonderte mechanische Befestigung z.B.
Kleben bis zum Abschließen des Lötvorganges an ihrem Platz gehalten werden müssen. Durch doppelseitige Anordnung der Leiterbahnen an jeder Druckleiterplatte 1 ergeben sich vier Leiterbahnenebenen, so daß selbst sehr komplexe Schaltungen auf engstem Raum verwirklicht werden können, ohne daß bei der Bestückung oder beim Austausch von Bauteilen Handhabungss chwierigkeiten auftreten.
Neben der Anordnung zweier paralleler Druckleiterplatten ist auch eine Anordnung von drei parallelen Leiterplatten denkbar, wobei die Bestückung von den beiden äußeren Platten aus erfolgt und die Bauelemente in den beiden Zwischenebenen, sozusagen doppelstöckig, angeordnet sind.
Ebenso ist es möglich, -den elektrischen Schaltungsbaustein mit unterschiedlichen Bausteinen zu bestükken, von denen ein Teil in konventioneller Weise parallel zur Druckleiterplattenebene angeordnet sein kann.

Claims

Ansprüche -Elektrische Baugruppe mit wenigstens zwei parallel zueinander angeordneten Druckschaltungsplatten und mit zwischen den Druckschaltungsplatten sich erstrekkenden Bauelementen, wobei die Bauelemente die elektrische Verbindung zwischen den Leiterbahnen der Druckschaltungsplatten herstellen und die Bauelemente untereinander parallel ausgerichtet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die sich quer erstreckenden Bauelemente sogenannte Chip-Bauelemente ohne Anschlußdrähte sind und in entsprechende Bohrungen der Druckschaltungsplatten eingesetzt sind, daß die Bohrungsabmessungen nur unwesentlich größer sind als die Querschnittsabmessungen des Bauteils und daß die leitenden Enden oder Kappen der Bauteile durch Löten mit der Restschaltung der Druckleiterplatten verbunden sind.
2. Elektrische Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen zum Einsetzen der Bauteile metallisiert sind.
3. Elektrische Baugruppe nach den Ansprüchen 1 oder 2, dcidi.irch gelcennzeichnet, daß das Grundmaterial der Druckschaltllngsplatten glasfaserverstärktes Epoxyharz ist.
4. Elektrische Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Chip-Bauelemente von zylindrischer Gestalt sind.
5. Elektrische Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Chip-Bauelemente von kubischer Gestalt sind.
6. Elektrische Baugruppe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Paßbohrungen zum Einsetzen der Bauelemente dem Gestaltquerschnitt des jeweiligen Bauelementes entsprechen.
7. Elektrische Baugruppe nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch die Anordnung von Druckschaltungs-Teilplatten zwischen den Druckschaltungsplatten, welche mit jeweils einer Druckschaltungsplatte elektrisch über die quer angeordneten Bauelemente verbindbar sind.