EP4356695A1

EP4356695A1 - Leiterplatte

Info

Publication number: EP4356695A1
Application number: EP22737402.2A
Authority: EP
Inventors: Stanley Buchert; Uwe Waltrich
Original assignee: Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Current assignee: Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Priority date: 2021-06-18
Filing date: 2022-06-15
Publication date: 2024-04-24
Also published as: US20240268027A1; WO2022263540A1; DE102021115851A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Leiterplatte (1), die aufweist: eine Mehrzahl von übereinander angeordneten Leiterplattenlagen (10), die eine oberste Leiterplattenlage und eine unterste Leiterplattenlage umfassen, wobei die oberste Leiterplattenlage eine Oberseite (11) der Leiterplatte (1) bildet, die unterste Leiterplattenlage eine Unterseite (12) der Leiterplatte (1) bildet, und die Leiterplattenlagen (10) zusammen einen stirnseitigen Leiterplattenrand (15) bilden, der im Wesentlichen senkrecht zu Oberseite (11) und Unterseite (12) der Leiterplatte (1) verläuft. Es ist vorgesehen, dass der stirnseitige Leiterplattenrand (15) mit einer Beschichtung (2) aus einem Isolatormaterial (3) versehen ist.

Description

Leiterplatte

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Leiterplatte gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es ist bekannt, Leiterplatten aus einer Vielzahl an Prepregs (Prepreg = „preimpregnated fibers“, deutsch: „vorimprägnierte Fasern“) und Kupferlagen herzustellen, die durch Laminier- und Ätzprozesse miteinander verbunden und strukturiert werden. Gemäß der Norm EN IEC 60664-1 , die die Auslegung von Luft- und Kriechstrecken betrifft, kann zwischen einzelnen Prepreg-Lagen von einer Feststoffisolierung ausgegangen werden, weshalb hier keine Luft- und Kriechstrecken eingehalten werden müssen. Entlang einer Prepreglage können jedoch beispielsweise durch eine Delamination Ausfallerscheinungen auftreten, so dass innerhalb einer Lage nicht von einer Feststoffisolierung zwischen zwei Potentialen ausgegangen werden darf, sondern gemäß der genannten Norm eine Kriechstrecke anzunehmen ist. Eine Kriechstrecke ist dabei die kürzeste erlaubte Entfernung entlang der Oberfläche eines Isolierstoffes zwischen zwei leitenden Teilen.

Dabei müssen Kriechstrecken zwischen den Lagen einer Leiterplatte auch zum Leiterplattenrand hin eingehalten werden. An den Leiterplattenrand grenzt oftmals ein Gehäuse oder ein Kühlkörper oder es ergeben sich über den Leiterplattenrand weitere Kriechstrecken zu Kontaktflächen auf den Leiterplattenoberflächen. Das Einhalten von Kriechstrecken in den Lagen einer Leiterplatte auch zum Leiterplatten rand hin führt nachteilig zu einem relativ großen ungenutzten Randbereich der Leiterplatte.

Darüber hinaus hat ein ungenutzter Randbereich auch einen begrenzenden Einfluss auf die thermische Spreizung innerhalb einer Leiterplatte: sind aktive Bauteile in die Leiterplatte integriert oder aufgelötet, ist es vorteilhaft, unterhalb des Bauteils, in dem Wärme entsteht, möglichst flächig eine Kupferlage auszubilden, die diese Wärme in die Fläche spreizt und somit die wärmeübertragende Fläche erhöht, über die Wärme an einen Kühlkörper übergeben werden kann. Durch die einzuhaltende Kriechstrecke zum Randbereich kann auch eine solche, die Wärme spreizende Kupferlage nicht bis zum Randbereich hin ausgebildet werden, was die Wärmeübertragung auf einen Kühlkörper beschränkt.

Bekannte Leiterplattendesigns erfordern daher eine zweifache Überdimensionierung, zum einen eine Überdimensionierung der Leiterplatte zur Einhaltung der notwendigen Luft- und Kriechstrecken zum Randbereich hin und zum anderen eine Überdimensionierung der Baugruppe und/oder des Kühlkörpers aufgrund eines limitierten thermischen Übergangs.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Leiterplatte bereitzustellen, die eine effektive Nutzung sämtlicher Bereiche einer Leiterplatte ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch eine Leiterplatte mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Danach betrachtet die Erfindung eine Leiterplatte, die eine Mehrzahl von übereinander angeordneten Leiterplattenlagen aufweist, die eine oberste Leiterplattenlage und eine unterste Leiterplattenlage umfassen, wobei die oberste Leiterplattenlage eine Oberseite der Leiterplatte bildet und die unterste Leiterplattenlage eine Unterseite der Leiterplatte bildet. Die Leiterplattenlagen bilden zusammen einen stirnseitigen Leiterplattenrand, der im Wesentlichen senkrecht zu Oberseite und Unterseite der Leiterplatte verläuft. Der Leiterplattenrand weist eine Flöhe auf, die im Wesentlichen gleich der Dicke der Leiterplatte ist.

Es ist vorgesehen, dass der stirnseitige Leiterplattenrand mit einer Beschichtung aus einem Isolatormaterial versehen ist. Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, durch das gezielte Aufbringen einer Beschichtung aus einem Isolatormaterial auf den stirnseitigen Rand einer Leiterplatte Luft- und Kriechstrecken, die zum Rand der Leiterplatte einzuhalten sind, zu verringern oder sogar vollständig zu vermeiden. Die aufgebrachte Beschichtung bildet einen stoffschlüssigen Feststoffisolator am stirnseitigen Leiterplattenrand, der die Kriechstrombildung unterbindet. Durch die aufgebrachte Beschichtung am stirnseitigen Leiterplattenrand wird eine Feststoffisolation innerhalb der einzelnen Lagen der Leiterplatte bereitgestellt.

Damit kann die Leiterplatte ohne oder mit einem kleineren ungenutzten Randbereich ausgestattet und insgesamt in der Größe reduziert werden, so dass der erforderliche Bauraum und der Materialeinsatz verringert werden können. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, dass eine die Wärme spreizende Kupferlage in einer solchen Leiterplatte sich weiter zum stirnseitigen Leiterplattenrand erstreckt und dementsprechend eine größere Gesamtfläche bildet, was die thermischen Anbindung durch Erhöhung des Kupferanteils in der Leiterplatte verbessert und dadurch die Realisierung kleinerer Bauteile ermöglicht. So kann der notwendige Abstand der Kupferlage zum Leiterplattenrand minimiert werden, sobald am Rand der Leiterplatte von einer Feststoff Isolation ausgegangen werden kann.

Ein weiterer, mit der erfindungsgemäßen Lösung verbundener Vorteil besteht in einer Erhöhung der Robustheit der Leiterplatte gegenüber Umwelteinflüssen am kritischen z.B. gefrästen oder geritzten Leiterplattenrand. Beispielsweise verhindert die Randbeschichtung mit Isolatormaterial aufgrund ihrer inhärenten Eigenschaften einer geringen Feuchte- und Luftdurchlässigkeit das Eindringen von Feuchte in die Leiterplatte.

Ein Isolatormaterial im Sinne der vorliegenden Erfindung ist jeder Nichtleiter und damit jedes Material, dessen elektrische Leitfähigkeit bei 20 °C bei weniger als 10^-8 S-crrr¹ liegt (bzw. das bei 20 °C einen spezifischen Widerstand von über 10⁸ W-cm aufweist). Dabei ist „S“ die Maßeinheit des elektrischen Leitwerts. Ausgestaltungen sehen vor, dass die durch das Isolatormaterial bereitgestellt Kriechstromfestigkeit einen CTI-Wert (CTI = „Comparative Tracking Index“) aufweist, der bei mindestens 175 und insbesondere im Bereich zwischen 175 und 600, insbesondere im Bereich zwischen 400 und 600 liegt.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der stirnseitige Leiterplattenrand in dem Sinne mit dem Isolator umspritzt ist, dass die Beschichtung sich über den Leiterplattenrand hinaus auf die Oberseite und/oder die Unterseite der Leiterplatte erstreckt. Flierzu ist beispielsweise vorgesehen, dass die Beschichtung zusätzlich zu dem stirnseitigen Leiterplattenrand in einem Randstreifen auf der Unterseite und/oder in einem Randstreifen auf der Oberseite der Leiterplatte ausgebildet ist. Durch einen mit Isolatormaterial beschichteten Randstreifen an der Oberseite und/oder an der Unterseite der Leiterplatte wird der Leiterplattenrand in verbesserter Weise gegenüber Umwelteinflüssen wie zum Beispiel dem Eindringen von Feuchte geschützt. Darüber hinaus werden durch die beschichteten Randstreifen zusätzliche mechanische Druckspannungen auf den Leiterplattenrand aufgebracht, die einer typischerweise vom Rand ausgehenden Delamination der Leiterplatte entgegenwirken, was die Lebensdauer der Leiterplatte weiter erhöht.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Randbereich der Leiterplatte dahingehend strukturiert ist, dass er beabstandet zum und/oder angrenzend an den stirnseitigen Leiterplattenrand Hohlstrukturen ausbildet, die mit dem Isolatormaterial gefüllt sind. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Hohlstrukturen als senkrecht zu Oberseite und Unterseite der Leiterplatte verlaufende und von dem stirnseitige Leiterplattenrand beabstandete Kanäle ausgebildet sind, oder dass die Hohlstrukturen als senkrecht zu Oberseite und Unterseite der Leiterplatte verlaufende Kanäle ausgebildet sind, die sich bis zum stirnseitige Leiterplattenrand erstrecken. Die Hohlstrukturen können beispielsweise durch Standardprozesse bei der Leiterplattenfertigung wie Fräsen oder Bohren in die Leiterplatte eingebracht werden. Die mit dem Isolatormaterial gefüllten Hohlstrukturen verbessern die Haftfestigkeit des randseitig aufgebrachten Isolatormaterials.

Das als Beschichtung verwendete Isolatormaterial kann grundsätzlich ein beliebiges isolierendes Material sein. Ausführungsbeispiele sehen vor, dass die Beschichtung aus Isolatormaterial durch ein Material aus Silikon, aus Polyurethan, aus einem Epoxidharz oder allgemein aus einem Kunststoff gebildet ist.

Ein Ausführungsbeispiel sieht vor, dass die Beschichtung aus Isolatormaterial aus einem Material besteht, das zu der Materialgruppe der Parylene gehört. Parylene sind hydrophobe, chemisch resistente, polymere Beschichtungsmaterialien mit guter Barrierewirkung. Ein Beispiel für ein Parylene-Material ist ein Kunststoff mit dem Grundbaustein Poly-p-Xylylene, auch als Parylene N bezeichnet. Des Weiteren können halogenierte Parylene Anwendung finden.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Isolatormaterial eine Isolierung bereitstellt, die die Anforderungen der Schutzklasse 2 gemäß IEC 60664-3 und/oder DIN VDE 0100-410 (VDE 0100-410):2018-10 erfüllt. Es handelt sich bei der Beschichtung somit gemäß einer Ausgestaltung um eine Schutzklasse-2-Beschichtung. Diese stellt eine stoffschlüssige Festkörperisolation am Leiterplattenrand bereit.

Die Beschichtung des stirnseitigen Leiterplatten randes mit einem Isolatormaterial kann grundsätzlich durch zahlreiche Verfahren bereitgestellt werden. Ein Ausführungsbeispiel hierzu sieht vor, dass die Beschichtung aus Isolatormaterial durch chemische Gasphasenabscheidung hergestellt worden ist. Ein solches Verfahren kann beispielsweise bei der Verwendung von Parylene als Isolatormaterial eingesetzt werden, wobei das Parylene-Material in der Gasphase abgeschieden wird. Hierbei besteht die Möglichkeit, den Leiterplattenrand mit einer homogenen Schichtdicke elektrisch isolierend zu beschichteten.

In weiteren Ausführungsbeispielen erfolgt die Beschichtung aus Isolatormaterial durch thermisches Spritzen (einschließlich seitliches Direktanspritzen), durch Düsenbeschichtung unter Verwendung einer Düse, durch die das Isolatormaterial direkt auf die Oberfläche des stirnseitigen Leiterplattenrands aufgetragen wird, oder durch Mehrkomponentenspritzguss, wobei der Spritzguss auf den stirnseitigen Leiterplattenrand erfolgt.

Das Isolatormaterial kann sich gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung in Umfangsrichtung der Leiterplatte entlang des gesamten stirnseitigen Leiterplattenrands erstrecken. Der stirnseitige Leiterplattenrand ist gemäß dieser Ausgestaltung also über seinen gesamten Umfang mit Isolatormaterial versehen. In anderen Ausgestaltungen kann vorgesehen sein, dass das Isolatormaterial lediglich abschnittsweise oder punktuell am stirnseitigen Leiterplattenrand ausgebildet ist, zum Beispiel an Ecken der Leiterplatte oder in Abschnitten, in denen mit hohen Spannungen beaufschlagte Bauelemente angeordnet oder kontaktiert sind.

Wie bereits angemerkt, kann vorgesehen sein, dass die Leiterplatte mindestens eine flächige Kupferlage aufweist, die derart ausgebildet und angeordnet ist, dass sie die Wärme eines aktiven Bauteils, das in die Leiterplatte integriert oder das auf diese aufgelötet ist, in die Fläche spreizt. Dabei erstreckt sich die flächige Kupferlage im Wesentlichen bis zum stirnseitigen Leiterplattenrand, wodurch die thermischen Anbindung der Leiterplatte verbessert wird.

Die Dicke der Beschichtung des stirnseitigen Leiterplattenrands mit Isolatormaterial ist grundsätzlich abhängig von den verwendeten Materialien, den auftretenden Temperaturen, den anliegenden Spannungen und weiteren Parametern. Ausgestaltungen sehen vor, dass die Schichtdicke der Beschichtung im Bereich zwischen 10 gm und 3 mm liegt. Beispielsweise kann die Schichtdicke bei einer Beschichtung mit Parylene oder einem Epoxidharz im Bereich zwischen 10 gm und 50 gm, zum Beispiel bei ca. 30 gm liegen. Bei einem Umspritzen der Kanten mit Polyurethan kann die Schichtdicke im Millimeterbereich liegen.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 schematisch in einer Schnittdarstellung ein Ausführungsbeispiel einer Leiterplatte, deren stirnseitiger Leiterplattenrand mit einer Beschichtung aus einem Isolatormaterial versehen ist;

Figur 2 schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Leiterplatte, deren stirnseitiger Leiterplatten rand mit einer Beschichtung aus einem

Isolatormaterial versehen ist, wobei auch die Oberseite und die Unterseite der Leiterplatte mit dem Isolatormaterial umspritzt sind;

Figur 3 schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Leiterplatte, deren stirnseitiger Leiterplatten rand mit einer Beschichtung aus einem

Isolatormaterial versehen ist, wobei der Leiterplattenrand zusätzlich mit Hohlstrukturen strukturiert ist und die Figur 3 zwei mögliche Strukturierungen zeigt;

Figur 4 das Ausführungsbeispiel der Figur 3 in einer Schnittdarstellung parallel zu einer Leiterplattenebene;

Figur 5 eine Leiterplatte gemäß dem Stand der Technik, die auf einem Kühlkörper angeordnet ist und an ein Gehäuse begrenzt;

Figur 6 schematisch eine Leiterplatte, die zur Kühlung eines aufgelöteten Bauteils eine flächige Kupferlage ausbildet; und

Figur 7 schematisch eine Leiterplatte, die zur Kühlung eines in die Leiterplatte integrierten Bauteils eine flächige Kupferlage ausbildet. Zum besseren Verständnis des Hintergrunds der vorliegenden Erfindung wird zunächst eine Leiterplattenanordnung gemäß dem Stand der Technik anhand der Figuren 5 bis 7 beschrieben.

Die Figur 5 zeigt eine Leiterplatte 1 , die aus einer Vielzahl von Leiterplattenlagen 10 besteht, die übereinander angeordnet sind. Dabei bildet eine oberste Leiterplattenlage eine Oberseite 11 der Leiterplatte 1 und eine unterste Leiterplattenlage eine Unterseite 12 der Leiterplatte 1. Die Gesamtheit der Leiterplattenlagen 10 bildet einen stirnseitigen Leiterplattenrand 15. Die Leiterplatte 1 ist beispielsweise auf einem Kühlkörper 6 mit Kühlrippen 61 angeordnet, der typischerweise auf dem Erdpotenzial liegt. Der Leiterplattenrand 15 kann beabstandet zu einem Gehäuse 6 angeordnet sein.

Die einzelnen Leiterplattenlage 10 sind beispielsweise durch Prepreg-Lagen, d.h. mit Epoxid getränkte Glasfasermatten, und Kupferlagen gebildet, die in an sich bekannter Weise durch Laminier- und Ätzprozesse miteinander verbunden und strukturiert sind. Die Konturen der Leiterplatte 1 werden mit Fräs- und Bohrprozessen realisiert. Gemäß der Norm EN IEC 60664-1 zur Auslegung von Luft- und Kriechstrecken wird zwischen einzelnen Prepreg-Lagen (in vertikaler Richtung der Figur 5) von einer Feststoffisolierung ausgegangen, so dass zwischen Prepreg-Lagen keine Luft- und Kriechstrecken eingehalten werden müssen. Entlang einer Prepreg-Lage (horizontale Ebene der Figur 5) besteht jedoch die Gefahr von Ausfallerscheinungen zum Beispiel durch Delamination der Prepreg-Lagen, so dass nicht von einer Feststoffisolierung zwischen zwei Potentialen innerhalb einer Lage ausgegangen werden darf. Dementsprechend sind innerhalb einer Prepreg-Lage Kriechstrecken zu berücksichtigen, die die kürzeste erlaubte Entfernung entlang der Oberfläche zwischen zwei leitenden Teilen angeben. Die Figur 5 zeigt solche Kriechstrecken 71 sowie eine Luftstrecke 72 zur dem Gehäuse 7. Die Kriechstrecken 71 können dabei über den stirnseitigen Leiterplattenrand 15 verlaufen.

Innerhalb einer Lage 10 zu berücksichtigende Kriechstrecken 71 müssen in jeder Lage 10 auch zum stirnseitigen Rand 15 der Leiterplatte 1 eingehalten werden. Dementsprechend ist ein Randbereich A der Leiterplatte 1 zum stirnseitigen Rand 15 hin von Bauteilen, Leiterbahnen und Kontakten freizuhalten. Dies führt zu einem relativ großen ungenutzten Randbereich A der Leiterplatte 1 .

Der freizuhaltende Randbereich A hat auch einen begrenzenden Einfluss auf die sogenannte thermische Spreizung innerhalb der Leiterplatte 1 , wie anhand der Figuren 6 und 7 erläutert wird. Die Figur 6 zeigt eine Leiterplatte 1 mit einem aktiven Bauteil 5, das auf die Leiterplatte 1 aufgelötet ist. Die Figur 7 zeigt eine Leiterplatte 1 mit einem aktiven Bauteil 5, das in die Leiterplatte 1 integriert ist. In beiden Fällen umfasst die Leiterplatte 1 als eine ihrer Lagen 10 eine flächig ausgebildete Kupferlage 16, die die von dem Bauteil 5 abgegebene Wärme in die Fläche spreizt und somit die wärmeübertragende Fläche erhöht. Auch die wärmeübertragende Kupferlage 16 kann dabei nicht in dem Randbereich A ausgebildet sein.

Die Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Leiterplatte. Die Leiterplatte 1 umfasst eine Vielzahl von Leiterplattenlagen 10, die übereinander angeordnet sind. Dabei bildet eine oberste Leiterplattenlage eine Oberseite 11 der Leiterplatte 1 und eine unterste Leiterplattenlage eine Unterseite 12 der Leiterplatte 1. Die Gesamtheit der Leiterplattenlagen 10 bildet einen stirnseitigen Leiterplattenrand 15, dessen Flöhe der Dicke der Leiterplatte 1 entspricht. Die Leiterplatte 1 ist auf einem Kühlkörper 6 mit Kühlrippen 61 angeordnet. Der Leiterplattenrand 15 ist beabstandet zu einem Gehäuse 6 angeordnet. Zur Ausbildung der Leiterplattenlagen 10 wird auf die Beschreibung der Figuren 5-7 hingewiesen. Die Leiterplattenlagen 10 werden somit beispielsweise durch Prepreg-Lagen und Kupferlagen gebildet, zwischen denen in der Darstellung der Figur 1 nur schematisch unterschieden wird.

Der stirnseitige Rand 15 der Leiterplatte ist mit einer Beschichtung 2 aus einem Isolatormaterial 3 versehen. Durch das Isolatormaterial 3 wird eine Feststoffisolation am Rand der Leiterplatte 1 bereitgestellt. Hierdurch werden eine Kriechstrombildung unterbunden und die Robustheit der Leiterplatte 1 gegenüber Umwelteinflüssen verbessert.

Das Isolatormaterial 3 kann grundsätzlich durch einen beliebigen Nichtleiter gebildet sein. Beispielsweise handelt es sich um eine Beschichtung 2 aus Silikon, aus Polyurethan oder aus einem Epoxidharz. Das Isolatormaterial 3 stellt eine Isolierung bereit, die die Anforderungen der Schutzklasse 2 gemäß IEC 60664-3 erfüllt.

In einem Ausführungsbeispiel ist das Isolatormaterial 3 aus einem Material gebildet, das zu der Materialgruppe der Parylene gehört. Dementsprechend handelt es sich bei der Beschichtung 2 um eine Parylenbeschichtung. Diese wird typischerweise in der Gasphase abgeschieden und bietet die Möglichkeit, den Leiterplattenrand 15 mit einer homogenen Schichtdicke im Bereich beispielsweise zwischen 10 pm und 100 pm elektrisch isolierend zu beschichten. Eine solche Beschichtung 2 unterbindet aufgrund ihrer isolierenden Eigenschaften eine Strombildung. Sie ist darüber hinaus beständig gegenüber Umwelteinflüssen wie Feuchte, Schadgasen und Temperatur und bietet eine sehr hohe Spaltgängigkeit, um auch Mikrorisse im Rand der Prepreg-Lagen zu beschichten. Eine Hydrophobizität des Beschichtungsmaterials sowie eine geringe Feuchte- und Luftdurchlässigkeit schützen die Leiterplatte 1 vor dem Eindringen von ungewünschter Feuchtigkeit oder sonstigen Schadgasen. Insbesondere am üblicherweise gefrästen Rand 15 der Leiterplatte 1 können beschädigte Glasfasern oder mikroskopische Delaminationen ausgebildet sein, von denen aus die Leiterplatte 1 degradiert, wenn sie ohne schützende Beschichtung 2 ausgebildet ist.

Gemäß der Figur 1 und unter Bezugnahme auf die Figuren 6 und 7 können die Leiterplattenlagen 10 auch mindestens eine flächige Kupferlage 16 aufweisen, die dazu dient, die Wärme eines aktiven Bauteils (in der Figur 1 nicht dargestellt) in die Fläche zu spreizen. Eine solche flächige Kupferlage kann sich aufgrund der Beschichtung 2 des stirnseitigen Bereichs 15 weiter bis zum stirnseitigen Bereich 15 erstrecken, als dies ohne die Beschichtung 2 möglich wäre. In der schematischen Darstellung der Figur 1 ist dies allerdings nicht näher dargestellt.

Die Beschichtung 2 aus dem Isolatormaterial 3 kann grundsätzlich mittels zahlreicher Beschichtungsverfahren aufgebracht werden. Beispiele hierfür sind eine chemische Gasphasenabscheidung, thermisches Spritzen, eine Düsenbeschichtung oder ein Mehrkomponentenspritzguss.

Die Beschichtung 2 aus Isolatormaterial 3 kann entlang des gesamten Umfangs der Leiterplatte 1 am stirnseitigen Rand 15 ausgebildet sein, oder alternativ lediglich abschnittsweise oder punktuell.

Die Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Leiterplatte 1 , deren grundsätzliche Aufbau dem Aufbau der Leiterplatte 1 der Figur 1 entspricht, so dass auf die diesbezüglichen Ausführungen Bezug genommen wird. Zusätzlich zum Ausführungsbeispiel der Figur 1 ist vorgesehen, dass die Beschichtung 2 sich über den Leiterplattenrand 15 hinaus auf die Oberseite 11 und die Unterseite 12 der Leiterplatte 1 erstreckt. Dabei bedecken ein oberer Beschichtungsbereich 21 der Beschichtung 2 einen oberen Randstreifen 13 der Leiterplatte 1 und ein unterer Beschichtungsbereich 22 der Beschichtung 2 einen unteren Randstreifen 14 der Leiterplatte 1. Durch eine solche Ausgestaltung wird die Robustheit der Leiterplatte 1 gegenüber Umwelteinflüssen weiter verbessert. Darüber hinaus verhält es sich so, dass durch die randseitige Beschichtung 21 , 22 der Oberseite 11 und der Unterseite 12 mechanische Druckspannungen auf den Leiterplattenrand eingebracht werden, die einer möglichen, vom Leiterplatten rand ausgehenden Delamination von Prepreg-Lagen zusätzlich entgegenwirken.

Die Anbringung der Beschichtung 2 mit den Beschichtungsbereichen 21 , 22 kann über eine Abscheidung aus der Gasphase erfolgen, wie in Bezug auf die Figur 1 erläutert. Alternativ kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das Isolatormaterial 3 unter Temperatur und Druck um den Randbereich der Leiterplatte 1 gespritzt wird. Bei dem Isolatormaterial 3 kann es sich, wie Bezug auf die Figur 1 erläutert, beispielsweise um Polyurethan oder andere Kunststoffe oder Silikon handeln.

Die Figuren 3 und 4 zeigen ein Ausführungsbeispiel, das auf dem Ausführungsbeispiel der Figur 2 aufbaut und bei dem in den Randbereich der Leiterplatte 1 zusätzlich Strukturen 41 , 42 integriert sind, die die Verbindung und Haftfestigkeit der Beschichtung 2 mit der Leiterplatte 1 verbessern. Dabei zeigen die Figuren 3 und 4 zwei unterschiedliche Ausführungsvarianten solcher Strukturen 41 , 42. Es versteht sich, dass eine tatsächliche Realisierungsform nicht notwendigerweise beide Strukturvarianten, sondern nur eine dieser Varianten realisieren würde.

Es wird darauf hingewiesen, dass die Figur 4 eine Schnittdarstellung entlang einer der Lagen 10 der Figur 3 darstellt, eine Lage 10 somit gewissermaßen von oben betrachtet.

Auf der rechten Seite der Figur 3 und 4 ist eine Hohlstruktur 41 realisiert, die durch Bohrungen bzw. Kanäle gebildet ist, die sich beabstandet zum stirnseitigen Leiterplattenrand 15 senkrecht erstrecken. Die Hohlstrukturen 41 sind dabei ebenfalls mit Isolatormaterial 3 gefüllt. Wie anhand der Figur 3 zu erkennen, sind die Hohlstrukturen 41 ausgehend von den oberen und unteren Beschichtungsbereichen 21 , 22 der Beschichtung 2 mit Isolatormaterial gefüllt.

Auf der linken Seite der Figur 3 und 4 ist eine Hohlstruktur 42 realisiert, die durch Bohrungen bzw. Kanäle gebildet ist, die sich bis zum stirnseitigen Leiterplattenrand 15 erstrecken und Öffnungen 420 zu diesem ausbilden. Die Hohlstrukturen 42 sind dabei ebenfalls mit Isolatormaterial 3 gefüllt. Aufgrund der Öffnungen 420 können die Hohlstrukturen 42 von der Stirnseite 15 her mit Isolatormaterial 3 gefüllt werden, ohne dass dies notwendigerweise über obere und untere Beschichtungsbereiche 21 , 22 der Beschichtung 2 erfolgt.

Es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist und verschiedene Modifikationen und Verbesserungen vorgenommen werden können, ohne von den hier beschriebenen Konzepten abzuweichen. Weiter wird darauf hingewiesen, dass beliebige der beschriebenen Merkmale separat oder in Kombination mit beliebigen anderen Merkmalen eingesetzt werden können, sofern sie sich nicht gegenseitig ausschließen. Die Offenbarung dehnt sich auf alle Kombinationen und Unterkombinationen eines oder mehrerer Merkmale aus, die hier beschrieben werden und umfasst diese. Sofern Bereiche definiert sind, so umfassen diese sämtliche Werte innerhalb dieser Bereiche sowie sämtliche Teilbereiche, die in einen Bereich fallen.

Claims

Patentansprüche

1 . Leiterplatte (1 ), die aufweist:

- eine Mehrzahl von übereinander angeordneten Leiterplattenlagen (10), die eine oberste Leiterplattenlage und eine unterste Leiterplattenlage umfassen, wobei

- die oberste Leiterplattenlage eine Oberseite (11) der Leiterplatte (1) bildet,

- die unterste Leiterplattenlage eine Unterseite (12) der Leiterplatte (1) bildet, und

- die Leiterplattenlagen (10) zusammen einen stirnseitigen Leiterplattenrand (15) bilden, der im Wesentlichen senkrecht zu Oberseite (11) und Unterseite (12) der Leiterplatte (1) verläuft, dadurch gekennzeichnet, dass der stirnseitige Leiterplattenrand (15) mit einer Beschichtung (2) aus einem Isolatormaterial (3) versehen ist.

2. Leiterplatte nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der stirnseitige Leiterplattenrand (15) in dem Sinne mit dem Isolatormaterial (3) umspritzt ist, dass die Beschichtung (2) sich über den Leiterplattenrand (15) hinaus auf die Oberseite (11) und/oder die Unterseite (12) der Leiterplatte (1) erstreckt.

3. Leiterplatte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (2) zusätzlich zu dem stirnseitigen Leiterplattenrand (15) in einem Randstreifen (13) auf der Oberseite und/oder in einem Randstreifen (14) auf der Unterseite der Leiterplatte (1) ausgebildet ist.

4. Leiterplatte nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Randbereich der Leiterplatte (1) dahingehend strukturiert ist, dass er beabstandet zum und/oder angrenzend an den stirnseitigen Leiterplattenrand (15) Hohlstrukturen (41 , 42) ausbildet, die mit dem Isolatormaterial (3) gefüllt sind.

5. Leiterplatte nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlstrukturen als senkrecht zu Oberseite (11) und Unterseite (12) der Leiterplatte (1) verlaufende und von dem stirnseitige Leiterplattenrand (15) beabstandete Kanäle (41) ausgebildet sind.

6. Leiterplatte nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlstrukturen als senkrecht zu Oberseite (11 ) und Unterseite (12) der Leiterplatte (1 ) verlaufende Kanäle (42) ausgebildet sind, die sich bis zum stirnseitige Leiterplattenrand (15) erstrecken.

7. Leiterplatte nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (2) aus Isolatormaterial (3) durch ein Material aus Silikon, aus Polyurethan oder aus einem Epoxidharz gebildet ist.

8. Leiterplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (2) aus Isolatormaterial (3) aus einem Material, das zu der Materialgruppe der Parylene gehört, besteht.

9. Leiterplatte nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolatormaterial (3) eine Isolierung bereitstellt, die die Anforderungen der Schutzklasse 2 gemäß IEC 60664-3 und/oder DIN VDE 0100-410 (VDE 0100- 410):2018-10 erfüllt.

10. Leiterplatte nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (2) aus Isolatormaterial (3) durch chemische Gasphasenabscheidung hergestellt worden ist.

11 . Leiterplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (2) aus Isolatormaterial (3) durch thermisches Spritzen, durch Düsenbeschichtung oder durch Mehrkomponentenspritzguss hergestellt worden ist.

12. Leiterplatte nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolatormaterial (3) sich in Umfangsrichtung der Leiterplatte (1) entlang des gesamten stirnseitigen Leiterplattenrands (15) erstreckt.

13. Leiterplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Isolatormaterial (3) lediglich abschnittsweise oder punktuell am stirnseitigen Leiterplattenrand (15) ausgebildet ist.

14. Leiterplatte nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (1) mindestens eine flächige Kupferlage (16) aufweist, die derart ausgebildet und angeordnet ist, dass sie die Wärme eines aktiven Bauteils (5), das in die Leiterplatte (1) integriert oder das auf diese aufgelötet ist, in die Fläche spreizt.

15. Leiterplatte nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die flächige Kupferlage (16) sich im Wesentlichen bis zum stirnseitigen Leiterplattenrand (15) erstreckt.

16. Leiterplatte nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke der Beschichtung (2) im Bereich zwischen 10 pm und 3 mm liegt.