DE4006078A1 - Masseverbindung einer leiterplatte - Google Patents
Masseverbindung einer leiterplatteInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine beidseitig kaschierte
Leiterplatte mit auf beiden Leiterplattenseiten an
geordneten, mittels Durchkontaktierung verbundenen
Leiterbahnen.
Bei elektronischen, auf Leiterplatten angeordneten
Schaltungen treten häufig Schwierigkeiten auf, an
verschiedenen Orten das gleiche elektrische Poten
tial störungsfrei zur Verfügung zu stellen. Insbe
sondere besteht dieses Problem bei dem sogenannten
Massepotential. Dieses kann in einem Kraftfahrzeug
z. B. der Minuspol der Bordnetzspannung (Batterie)
sein, der am Chassis des Fahrzeugs angeschlossen
ist. Die im Fahrbetrieb auftretenden Vibrationen
erschweren die Zuführung eines sauberen Massepoten
tials zur Leiterplatte. Ferner werden in der Kraft
fahrzeugtechnik eingesetzte, mit Leiterplatte ver
sehene elektronische Einrichtungen zumeist über
elektrische Steckkontaktvorrichtungen angeschlos
sen. Für einen störungsfreien Betrieb ist es erfor
derlich, die zur Steckkontaktvorrichtung führenden
Leitungen von gegebenenfalls eingestreuten Störun
gen (z. B. durch die Zündanlage) zu befreien. Hierzu
werden vorzugsweise Massekondensatoren verwandt,
die mit den Anschlüssen der Steckkontaktvorrichtung
in Verbindung stehen und zum Massepotential der
Leiterplatte führen. Das Massepotential wird von
auf beiden Leiterplattenseiten angeordneten, mit
tels Durchkontaktierung verbundenen Leiterbahnen
zur Verfügung gestellt. Der geringe Querschnitt
dieser Leiterbahnen kann zu einer ungleichen Po
tentialverteilung führen, wodurch die angespro
chenen Entstörungsmaßen aufgrund von Potentialanhe
bungen nur unbefriedigend arbeiten. Es ist also er
forderlich, auf beiden Leiterplattenseiten das
gleiche, störungsfreie Potential, insbesondere Mas
senpotential, zur Verfügung zu stellen. Ferner ist
es erforderlich, die bisher mittels Massefedern und
Faltblechen vom Chassis des Kraftfahrzeugs zur Lei
terplatte führende elektrische Verbindung derart zu
verbessern, daß auch unter extremen Bedingungen,
wie Verschmutzung, Vibrationen usw., keine unzuläs
sig hohen Übergangswiderstände auftreten.
Die erfindungsgemäße Ausbildung mit den im Haupt
anspruch genannten Merkmalen hat gegenüber der be
kannten Lösung den Vorteil, daß ein von beiden Sei
ten der Leiterplatte zugänglicher Leiterpfad mit
einem derart großen Querschnitt zur Verfügung
steht, daß keine störenden Potentialunterschiede
auftreten. Die Durchkontaktierung wird von einer
Lotbrücke gebildet, die einen Durchbruch der Lei
terplatte durchsetzt und dadurch die auf beiden
Leiterplattenseiten verlaufenden, den Durchbruch
berandenden Leiterbahnen miteinander verbindet. Die
Lotbrücke hat gegenüber einer Leiterbahn einen we
sentlich größeren Leiterquerschnitt, so daß kein
unzulässig hoher Spannungsabfall zu befürchten ist,
insbesondere auch dann, wenn das Massepotential an
unterschiedlichen Stellen der Leiterplatte benötigt
wird, da der erfindungsgemäße Durchbruch eine der
artige Ausdehnung erhält, daß er bis zu diesen
Stellen reicht. Mithin läßt sich durch die erfin
dungsgemäße Lotbrücke eine Zone großen Leiterquer
schnitts schaffen, die ein definiertes Potential
zur Verfügung stellt.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist der
Durchbruch als entlang eines Leiterplatten-An
schlußbereichs verlaufender Kanal ausgebildet. Ins
besondere kann im Leiterplattenanschlußbereich die
- bereits erwähnte - Steckkontaktvorrichtung angeord
net sein. Eine von Massekondensatoren gebildete
Schutzeinrichtung zur Verbesserung der elektroma
gnetischen Verträglichkeit (EMV) läßt sich demnach
unmittelbar im Bereich der Steckkontaktvorrichtung
mit der Lotbrücke bzw. den unmittelbar daran an
grenzenden und mit dieser in Verbindung stehenden
Leiterbahnen kontaktieren. Bevorzugt verläuft der
Kanal daher benachbart zu den der Steckkontaktvor
richtung zugeordneten Leiterbahnanschlüssen der
Leiterplatte.
Sofern die Steckkontaktvorrichtung als Steckerlei
ste ausgebildet ist, ist es für kurze Zuleitungen
vorteilhaft, wenn zu deren zugehörigen, reihenför
mig angeordneten Leiterbahnanschlüssen der Kanal in
Parallelerstreckung verläuft. Jedem Kontakt der
Steckkontaktvorrichtung bzw. zugeordnetem Leiter
bahnanschluß liegt dann ein relativ querschnitts
großer Abschnitt der Lotbrücke in direkter Nachbar
schaft gegenüber, so daß die bereits erwähnten Mas
sekondensatoren effektiv und auf einfache Weise an
schließbar sind.
Zur Verbindung der Lotbrücke mit dem Potential,
insbesondere Massepotential, ist mindestens ein die
Leiterplatte durchsetzender Hohlniet vorgesehen,
der mit der Lotbrücke verlötet ist und in dessen
Hohlraum eine Gewindeschraube zur Potentialzufüh
rung eingeschraubt ist. Die Gewindeschraube dient
somit als Leiter, der das Potential über den Hohl
niet zur querschnittsstarken Lotbrücke überträgt.
Die Gewindeschraube ist bevorzugt mit einem die
Leiterplatte aufnehmenden, elektrisch leitenden Ge
häuse verspannt. Damit liegt die Lotbrücke auf dem
gleichen Potential wie das Gehäuse, wodurch eine
einwandfreie Abschirmwirkung erzielbar ist.
Der Hohlniet bekommt eine Doppelfunktion, wenn er
zur Befestigung des Steckkontaktvorrichtung an der
Leiterplatte herangezogen wird.
Vorteilhaft ist es, wenn die Leiterbahn der einen
Leiterplattenseite mit dem Kopf des Hohlniets und
mit mindestens einem weiteren, die Leiterplatte
durchsetzenden Niet, insbesondere Hohlniet, verlö
tet ist, wobei letzterer mit einem Kühlkörper für
der Leiterplatte zugeordneten Bauelemente in elek
trischer Verbindung steht und der Kühlkörper lei
tend an dem Gehäuse befestigt ist. Das Gehäuse
potential wird demnach einerseits über die Gewinde
schraube und den Hohlniet und andererseits über den
Kühlkörper und den weiteren Niet zur Lotbrücke
übertragen. Insbesondere ist vorgesehen, daß der
Niet einen Flansch des Kühlkörpers durchgreift. Ne
ben der elektrischen Verbindung stellt der Niet da
mit auch eine mechanische Verbindung zwischen Lei
terplatte und Kühlkörper her.
Bevorzugt ist die Verbindung zwischen Kühlkörper
und Gehäuse von einer Schraubverbindung gebildet.
Eine besonders gute elektrische Verbindung und her
vorragende Potentialstabilität stellen sich ein,
wenn an jedem Ende des Kanals ein Hohlniet angeord
net ist. Dieser ist dann jeweils über eine Gewinde
schraube, die - insbesondere selbstschneidend - in
den jeweiligen Hohlraum des Hohlniets eingeschraubt
ist, mit einem Teil des leitenden Gehäuses, insbe
sondere dem Deckel des Gehäuses, verbunden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren
näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 eine Draufsicht auf ein geöffnetes, mit
Leiterplatte versehenes Gehäuse,
Fig. 2 einen Schnitt durch das Gehäuse der Fig.
1,
Fig. 3 eine Rückansicht der mit Steckkontaktvor
richtung versehenen Leiterplatte,
Fig. 4 eine Detailansicht eines die Leiterplatte
durchsetzenden, der Kontaktierung dienen
den Hohlniets,
Fig. 5 eine Detailansicht der mit Hohlniet gemäß
Fig. 4 versehenen Anordnung,
Fig. 6 eine Detailansicht eines an der Leiter
platte befestigten Kühlkörpers und
Fig. 7 einen Querschnitt durch einen Abschnitt
der mit Lotbrücke versehenen Leiter
platte.
Die Fig. 1 zeigt ein geöffnetes Gehäuse 1, das mit
Befestigungsflanschen 2 versehen ist und eine mit
nicht dargestellten Bauelementen einer elektroni
schen Schaltung versehene Leiterplatte 3 aufnimmt.
Das Gehäuse 1 wird von einer Steckkontaktvorrich
tung 4 durchsetzt, deren reihenförmig angeordnete
Kontakte 5 mit Leiterbahnanschlüssen 6 (Fig. 3)
durch Lötung verbunden sind. Die Leiterplatte 3 ist
beidseitig kaschiert, das heißt, sie weist auf bei
den Leiterplattenseiten 7, 8 (Fig. 2) eine Vielzahl
von - nicht näher dargestellten - Leiterbahnen auf.
Eingegangen sei hier lediglich auf eine Leiterbahn
9, die sich auf der Leiterplattenseite 7 (Fig. 1)
befindet und auf eine Leiterbahn 10, die auf der
Leiterplattenseite 8 angeordnet ist (Fig. 3). Die
Leiterbahnen 9 und 10 erstrecken sich in einem Lei
terplatten-Anschlußbereich 11 über die gesamte
Breite der Leiterplatte 3. Bevorzugt liegen die
Leiterbahnen 9 und 10 im wesentlichen deckungs
gleich übereinander.
Beidseitig der Leiterbahnanschlüsse 6 sind im Be
reich der Leiterbahnen 9 und 10 Bohrungen 12 vorge
sehen. Ferner wird die Leiterplatte 3 im Bereich
der Leiterbahnen 9 und 10 von einem Durchbruch 13
durchsetzt. Der Durchbruch 13 ist als ein entlang
des Leiterplatten-Anschlußbereichs 11 verlaufender
Kanal 14 ausgebildet, das heißt, er verläuft paral
lel zu den reihenförmig angeordneten Leiterbahn-An
schlüssen 6. Die Endbereiche 15, 16 des Kanals 14
verlaufen bogenförmig und enden jeweils in geringem
Abstand zu den Bohrungen 12.
Insbesondere aus den Fig. 2, 3, 4 und 5 ist er
sichtlich, daß in jede Bohrung 12 jeweils ein Hohl
niet 17 derart eingreift, daß sein Kopf 18 auf der
Leiterplattenseite 8 aufliegt. Der Nietschaft 19
durchsetzt nicht nur die entsprechende Bohrung 12,
sondern durchgreift ferner eine Bohrung 20 eines
Auslegers 21 der Steckkontaktvorrichtung 4. Der
Nietschaft 19 weist im Bereich des Auslegers 21
einen durchmessergrößeren Ringwulst 22 auf, der
stramm in der Bohrung 20 sitzt. An seinem dem Kopf
18 gegenüberliegenden Endbereich 23 verringert sich
die Wandstärke des Nietschafts 19, so daß auch hier
auf einfache Weise mit geeignetem Nietwerkzeug ein
Kopf (nicht dargestellt) gebildet werden kann. Die
ses ist in der Fig. 5 durch die beiden Pfeile 24
angedeutet. Durch die Hohlnieten 17 werden somit
Leiterplatte 3 und Steckkontaktvorrichtung 4 mecha
nisch fest miteinander verbunden.
Im Bereich der Befestigungsflansche 2 sind am Ge
häuse 1 mit Schrauben 25 Kühlkörper 26 festgelegt,
die Leistungsbauelemente 27 der auf der Leiter
platte 3 angeordneten elektronischen Schaltung tra
gen. An seinen beiden Enden weist jeder Kühlkörper
26 einen abgewinkelten Flansch 28 auf, der von ei
ner Bohrung 29 durchsetzt wird. Mit jeder Bohrung
29 fluchtet eine entsprechende Bohrung 30 in der
Leiterplatte 3. Die Bohrungen 29 und 30 werden je
weils von einem weiteren Niet 31 durchsetzt, der
ebenfalls vorzugsweise als Hohlniet ausgebildet
ist. Der Niet 31 weist an seinem einen Ende einen
Kopf 32 auf, der sich auf der Leiterplattenseite 8
befindet. An seinem anderen Ende trägt der Niet 31
einen weiteren Kopf 33, der auf der Oberfläche des
zugehörigen Flansches 28 liegt.
Bei der Montage wird zunächst die Leiterplatte 3
mit den Bauelementen der elektronischen Schaltung
bestückt. Insbesondere kann es sich bei der Schal
tung um ein Steuergerät für eine Brennkraftmaschine
eines Kraftfahrzeugs handeln. Bevor die Leiter
platte 3 ein Lötbad durchläuft erfolgt die Vernie
tung (Niete 31) mit den Kühlkörpern 26 sowie die
Vernietung (Hohlniete 17) mit der Steckkontaktvor
richtung 4. Beim Passieren des Lötbads werden die
Anschlußdrähte der elektronischen Bauelemente mit
den entsprechenden Leiterbahnen auf den beiden Lei
terplattenseiten elektrisch verbunden. Dieses gilt
auch für die Nietköpfe 18 der Hohlnieten 17, der
mit der Leiterbahn 10 verlötet wird. Dabei werden
jedoch die Hohlräume 34 der Nietschäfte 19 auf der
Seite der Köpfe 18 mittels Kapton-Folie abgedeckt,
so daß das Lötzinn nicht in die Hohlräume 34 ein
dringen kann. Weiterhin können Niete 17 mit galva
nisch vorbehandelten Flachseiten der Köpfe 18 und
Hohlräumen 34 verwendet werden, an denen eine Be
netzung auf den vorbehandelten Flächen nicht statt
findet. Die Verlötung jedes Kopfes 18 mit der Lei
terbahn 10 ist in der Fig. 4 mit den Bezugszeichen
35 angedeutet. Die Hohlniete 17 sowie die Niete 31
bestehen aus einem elektrisch leitfähigem Material,
insbesondere aus Metall.
Bei dem beschriebenen Lötvorgang wird auch der Kopf
32 der einzelnen Niete 31 mit der benachbart zur
Bohrung 30 der Leiterplatte 3 auf deren Leiter
plattenseite 8 angeordneten Leiterbahn verbunden.
Bei der Leiterbahn handelt es sich ebenfalls um die
Leiterbahn 10, die sich bis zu den Flanschen 28 der
Kühlkörper erstreckt (nicht dargestellt). Sowohl
die Kühlkörper 26 als auch das Gehäuse 1 bestehen
aus einem elektrisch leitfähigen Material, vorzugs
weise aus Metall.
Beim Passieren des bereits erwähnten Lötbads dringt
das flüssige Lötzinn in den Kanal 14 ein und bildet
eine Lotbrücke 36, die eine Durchkontaktierung 37
bildet, das heißt, die Lotbrücke 36 verbindet durch
den Durchbruch 13 hindurch die Leiterbahn 9 mit der
Leiterbahn 10. Dieses geht insbesondere aus der Fig. 7
hervor. Das Lötzinn wird im flüssigen Zustand
aufgrund der Kapillarwirkung im Kanal 14 gehalten.
Nach dem Erkalten des Lötzinns ist eine gegenüber
den Leiterbahnen 9 und 10 im Querschnitt wesentlich
stärkere elektrisch leitende Zone geschaffen, die
sich entlang der Leiterbahnanschlüsse 6 erstreckt.
Wegen der elektromagnetischen Verträglichkeit wer
den an die einzelnen Leiterbahnanschlüsse 6 jeweils
die einen Anschlüsse von nicht dargestellten Masse
kondensatoren angelötet, deren andere Anschlüsse
mit den Leiterbahnen 9 bzw. 10 verlötet werden. Da
dieses unmittelbar in der Nähe der Lotbrücke 36
bzw. direkt mit dieser erfolgt, ist aufgrund der
guten Leitfähigkeit der Lotbrücke 36 eine völlig
gleichmäßige Potentialverteilung gegeben. Das Po
tential der Leiterbahnen 9 bzw. 10 und somit auch
der Lotbrücke 36 ist insbesondere das Massepo
tential. Dieses entspricht dem Potential des Chas
sis des bereits erwähnten Fahrzeugs, an das das Ge
häuse 1 mit den Befestigungsflanschen 2 befestigt
und dadurch elektrisch leitend verbunden ist. Das
Gehäuse 1 befindet sich somit auf dem vom Chassis
gelieferten Massepotential (insbesondere Minuspol
der Fahrzeugbatterie), wobei dieses Potential über
die Schrauben 25 auf die Kühlkörper 26 und von dort
über die Niete 31 und deren ebenfalls beim Lötvor
gang mit der Leiterbahn 10 verlöteten Köpfe 32 auf
letztere übertragen wird. Ferner wird das Massepo
tential über das Gehäuse 1, insbesondere dessen Ge
häusedeckel 38 zu den selbstschneidenden Gewinde
schrauben 39 übertragen, die jeweils mit ihrem
Schaft 40 eine Bohrung 41 des Gehäusedeckels 38
durchgreifen. Der Kopf 42 der jeweiligen Gewinde
schraube 39 liegt elektrisch leitend auf der Außen
seite des Gehäusedeckels 38 auf. Der Schaft 40 je
der Gewindeschraube 38 ist in den Hohlraum 34 des
entsprechenden Hohlniets 17 eingeschraubt, so daß
das Massepotential des Gehäuses 1 über den Gehäuse
deckel 38 und die Gewindeschrauben 39 auf die Hohl
niete 17 übertragen wird, die mit der Leiterbahn 10
und der Lotbrücke 36 verlötet sind. Damit steht der
auf der Leiterplatte 3 angeordneten elektronischen
Schaltung ein störungs- insbesondere wackelkontakt
freies Massepotential zur Verfügung.
Insgesamt ist somit eine sichere und kostengünstige
Masseverbindung zur Leiterplatte 3 hergestellt.
Claims (11)
1. Beidseitig kaschierte Leiterplatte mit auf
beiden Leiterplattenseiten angeordneten, mittels
Durchkontaktierung verbundenen Leiterbahnen, da
durch gekennzeichnet, daß die Durchkontaktierung
(37) von einer, in einem von den Leiterbahnen
(9, 10) berandeten, die Leiterplatte (3) durchset
zenden Durchbruch (13) angeordneten Lotbrücke (36)
gebildet ist.
2. Leiterplatte nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Durchbruch (13) als entlang eines
Leiterbahnanschlußbereichs (11) verlaufender Kanal
(14) ausgebildet ist.
3. Leiterplatte nach einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß benachbart zu
der Steckkontaktvorrichtung (4) zugeordneten Lei
terbahnanschlüssen (6) der Kanal (14) verläuft.
4. Leiterplatte nach einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steckkon
taktvorrichtung (4) als Steckerleiste ausgebildet
ist, zu deren zugehörigen, reihenförmig angeordne
ten Leiterbahnanschlüssen (6) der Kanal (14) in
Parallelerstreckung verläuft.
5. Leiterplatte nach einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lotbrücke
(36) mit mindestens einem, die Leiterplatte (3)
durchsetzenden Hohlniet (17) verlötet ist, in des
sen Hohlraum (34) eine Gewindeschraube (39) zur Po
tentialzuführung eingeschraubt ist.
6. Leiterplatte nach einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewinde
schraube (39) mit einem die Leiterplatte (3) auf
nehmenden, elektrisch leitenden Gehäuse (1) ver
spannt ist.
7. Leiterplatte nach einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahn
(10) der einen Leiterplattenseite (8) mit dem Kopf
(18) des Hohlniets (17) und mit mindestens einem
weiteren, die Leiterplatte (3) durchsetzenden Niet
(31) verlötet ist, wobei letzterer mit einem Kühl
körper (26) für der Leiterplatte (3) zugeordneten
Bauelemente (Leistungsbauelemente 27) in elektri
scher Verbindung steht und der Kühlkörper (26) lei
tend an dem Gehäuse (1) befestigt ist.
8. Leiterplatte nach einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung
zwischen Kühlkörper (26) und Gehäuse (1) von einer
Schraubverbindung (Schraube 25) gebildet wird.
9. Leiterplatte nach einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Ende
des Kanals (14) ein Hohlniet (17) angeordnet ist.
10. Leiterplatte nach einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlniet
(17) und sein Kopf (18) während des Lötens von ei
ner temperaturbeständigen Folie abgedeckt sind.
11. Leiterplatte nach einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenseite
des Hohlniets (17) und die Außenseite seines Kopfes
(18) galvanisch vorbehandelt ist, so daß keine Be
netzung mit Lot stattfindet.
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---|---|---|---|
DE19904006078 DE4006078A1 (de) | 1990-02-27 | 1990-02-27 | Masseverbindung einer leiterplatte |
Applications Claiming Priority (1)
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DE19904006078 DE4006078A1 (de) | 1990-02-27 | 1990-02-27 | Masseverbindung einer leiterplatte |
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---|---|
DE4006078A1 true DE4006078A1 (de) | 1991-08-29 |
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Family Applications (1)
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Country | Link |
---|---|
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1990
- 1990-02-27 DE DE19904006078 patent/DE4006078A1/de not_active Withdrawn
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