EP4434298A1 - Baugruppe für eine verbindung mindestens eines bauteils mit einer leiterplatte - Google Patents
Baugruppe für eine verbindung mindestens eines bauteils mit einer leiterplatteInfo
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- EP4434298A1 EP4434298A1 EP22813575.2A EP22813575A EP4434298A1 EP 4434298 A1 EP4434298 A1 EP 4434298A1 EP 22813575 A EP22813575 A EP 22813575A EP 4434298 A1 EP4434298 A1 EP 4434298A1
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Definitions
- the invention relates to an assembly for connecting at least one component to a printed circuit board.
- Field devices in process and automation technology are used to monitor and/or determine at least one, for example chemical and/or physical, process variable of a medium.
- all measuring devices that are used close to the process and that supply or process process-relevant information are referred to as field devices.
- a large number of such field devices are manufactured and sold by companies in the Endress+Hauser Group.
- the process variable to be determined by the field device can be the fill level, the flow rate, the pressure, the temperature, the pH value, a redox potential, or the conductivity of the respective medium.
- Field devices for measuring the filling level are designed in particular as microwave filling level measuring devices, ultrasonic filling level measuring devices, time-domain reflectometric filling level measuring devices (TDR), radiometric filling level measuring devices, capacitive filling level measuring devices, conductive filling level measuring devices and vibronic filling level measuring devices.
- Field devices for measuring the flow work, for example, according to the Coriolis, ultrasonic, vortex, thermal and/or magnetically inductive measuring principle.
- Pressure measuring devices are preferably so-called absolute, relative or differential pressure devices.
- field devices also include remote I/Os, wireless adapters or devices in general that are arranged at the field level.
- a field device typically includes a sensor that comes into contact with the process at least partially and/or at least temporarily, and an electronics unit that is used, for example, for signal acquisition, signal evaluation and/or signal feeding.
- the electronics unit of the field device is typically arranged in a housing and also has at least one connection element for connecting the electronics unit to the sensor and/or an external unit and for transmitting data and/or energy.
- the connection element can be any connection, a wireless connection can also be used.
- the electronics unit and the sensor of the field device can be designed in the form of separate units with separate housings or as a common unit with one housing. Usually points at least the electronics unit has at least one printed circuit board with components arranged thereon.
- a printed circuit board is connected to a piezo drive, for example, which has at least one piezoelectric element. This is used, for example, to excite the oscillating unit of a vibronic level gauge.
- one or more conductive adhesive connection(s) is/are additionally used for the mechanical and electrical connection of the printed circuit board to the piezo drive. While solder paste is used for the solder connection, a conductive adhesive is used for the conductive adhesive connection. It has been shown that the quality and mechanical strength of the conductive adhesive connection is heavily dependent on the printed circuit board used. Slight differences in the manufacture of the circuit board can significantly affect the adhesion of the conductive adhesive between the circuit board and the piezo drive. In addition, the adhesion of the conductive adhesive to the printed circuit board or to an electrically conductive connection surface of the printed circuit board is often rather weak.
- the object of the present invention is therefore to specify an assembly in which a reproducible and stable electrical and mechanical conductive adhesive connection is ensured between a component and a printed circuit board.
- an assembly for connecting at least one component to a printed circuit board comprising the at least one component with at least one contact surface, which is designed to be electrically conductive, the printed circuit board with at least one connection surface, which is arranged on a surface of the printed circuit board and is electrically is designed to be conductive, a cover film with at least one through-hole, the cover film being glued to the surface of the printed circuit board using a film adhesive in such a way that the at least one through-hole lies on the at least one connection surface, and a conductive adhesive which is designed to provide an electrical and establish a mechanical connection between the at least one component and the printed circuit board, with the film adhesive, the conductive adhesive, the at least one contact surface and the at least one connection surface being designed and arranged in such a way that the at least one contact surface is connected to the at least one connection surface by means of the conductive adhesive and that the foil adhesive at least partially touches the conductive adhesive and the at least one connection surface.
- the foil adhesive when connecting the printed circuit board and the at least one component, is at least partially in contact with the conductive adhesive and the conductive adhesive connects the at least one contact surface and the at least one connection surface.
- the conductive adhesive is thus at least partially in contact with and touches the at least one contact surface, the at least one connection surface and the foil adhesive.
- the contact between the conductive adhesive and the foil adhesive ensures additional adhesion and/or crosslinking between the conductive adhesive and the foil adhesive, which improves the mechanical resilience of the connection of the printed circuit board to the at least one component by means of the conductive adhesive.
- the film adhesive is not only partially in contact with the conductive adhesive, but also with the at least one connection surface.
- the adhesion of the film adhesive to the at least one connection surface and the adhesion of the conductive adhesive to the film adhesive and to the at least one connection surface achieves better adhesion of the conductive adhesive to the printed circuit board compared to conventional assemblies.
- the at least one through hole may have a circular, rectangular, or other shaped perimeter.
- the at least one connection surface and the at least one contact surface can form different geometric shapes.
- the at least one through-hole is, for example, punched, etched or lasered into the cover film.
- the cover foil is designed to allow access to the at least one connection surface by means of the at least one through hole and to cover further defined areas of the surface of the printed circuit board.
- the conductive adhesive is - at least in the hardened state - electrically conductive and has a defined adhesive strength within the framework of the assembly. For example, adhesive strengths of the conductive adhesive of at least 4 N are achieved with the assembly according to the invention.
- the printed circuit board typically has conductor tracks which run on the surface or inside the printed circuit board and which make contact with at least one connection area.
- the dimensions of the at least one connection area are equal to or larger than the dimensions of the at least one through hole. In this way, a possible distance between the film adhesive and the connection surface and between the film adhesive and the conductive adhesive is reduced and it it is ensured that the foil adhesive touches the at least one connection surface and/or the conductive adhesive.
- the foil adhesive is applied to the surface of the printed circuit board in a defined layer thickness.
- a defined layer thickness of the film adhesive is thus set between the surface of the printed circuit board and the cover film.
- a defined layer thickness increases the reproducibility of the mechanical load capacity of the assembly, since the film adhesive is always available with the same layer thickness.
- higher layer thicknesses facilitate contact with the conductive adhesive, since more foil adhesive is available for contact with the conductive adhesive.
- Layer thicknesses that are too thick are in turn disadvantageous because this requires a large amount of film adhesive, as well as conductive adhesive and other connecting means such as soldering paste, which are used, for example, to further connect the circuit board to at least one component or to other components arranged on the circuit board.
- the defined layer thickness of the film adhesive is preferably between 30 ⁇ m and 45 ⁇ m. This layer thickness represents an optimum between the stated advantages and disadvantages of lower and higher layer thicknesses.
- the film adhesive emerges partially from under the cover film, so that an end area of the film adhesive is arranged between the at least one connection surface and the conductive adhesive.
- the film adhesive is not arranged completely between the cover film and the at least one connection surface, but rather that it extends outside the cover film in the direction of the at least one connection surface and thus also in the direction of the conductive adhesive.
- the film adhesive forms a bulge in the area of the at least one connection surface, as a result of which the area of contact between the film adhesive and the conductive adhesive is increased.
- the at least one component is a piezoelectric element.
- the conductive adhesive advantageously comprises at least one conductive material.
- An electrical connection can be established between the circuit board and the at least one component by means of the conductive material of the conductive adhesive.
- the conductive adhesive consists of at least 60%, in particular at least 80%, in particular at least 90%, of the conductive material.
- the conductive material is present, for example, in the form of flakes, powder or particles randomly distributed in the conductive adhesive. Due to the high proportion of conductive material in the conductive adhesive, there are always contacts between the individual flakes, powder or particles of the conductive material, so that there is at least one conductive connection between the at least one connection surface and which forms at least one contact surface.
- the conductive adhesive can have other components in addition to the conductive material.
- the conductive material is silver.
- the conductive adhesive comprises at least one adhesive.
- the adhesive ensures a mechanical connection between the printed circuit board and the at least one component.
- the proportion of adhesive in the conductive adhesive is often significantly lower than other components of the conductive adhesive, such as the conductive material.
- the adhesive is epoxy resin.
- the film adhesive is an acrylate adhesive.
- the conductive adhesive touches the film adhesive in an edge area, with the edge area being arranged in particular along the circumference of the at least one through-hole.
- the adhesion increases in particular if the contact between the conductive adhesive and the film adhesive does not only take place at one or a few points, but rather the contact between the film adhesive and the conductive adhesive extends over an edge area.
- the edge area is arranged in the area of the circumference of the at least one through hole.
- the cover film is a solder resist film.
- the at least one connection surface advantageously has a coating of at least one electrically conductive metal, in particular nickel and/or gold.
- the at least one electrically conductive metal interacts with the film adhesive in such a way that the film adhesive changes at least partially with regard to its chemical and/or physical properties.
- the at least one connection surface is coated with the at least one electrically conductive metal after the film adhesive and the cover film have been applied.
- the internal crosslinking of the foil adhesive is broken up in those areas of the foil adhesive in which the at least one electrically conductive metal touches the foil adhesive and/or penetrates into the foil adhesive. This happens in particular during the process of coating the at least one connection surface.
- FIGS. 1-2 show: 1: a schematic representation of the printed circuit board as a section of the assembly according to the invention.
- the assembly according to the invention can be used in all types of field devices, some of which were listed in the introduction in a non-limiting manner.
- FIG. 1 shows a printed circuit board 3 which is used in the assembly 1 according to the invention.
- the circuit board 3 in FIG. 1 is shown without the at least one component 2 .
- FIG. 2 shows the assembly 1 according to the invention, including the at least one component. The configurations of the printed circuit board 3 from FIG. 1 described below can be transferred to the assembly 1 according to the invention from FIG. 2 .
- the circuit board 3 in FIG. 1 has at least one connection surface 5 on a surface 6 of the circuit board 3, which is designed to be electrically conductive.
- a cover film 7 is provided with at least one through hole 8, which is shown hatched.
- the cover film 7 is glued to the surface 6 of the printed circuit board 3 by means of a film adhesive 9 in such a way that the at least one through-hole 8 lies on the at least one connection surface 5 .
- the dimensions of the at least one connection surface 5 are the same size or larger than the dimensions of the at least one through hole 8.
- the through hole 8 does not touch the at least one connection surface 5, but is spaced from it by means of the cover film 7 and the film adhesive 9.
- the at least one through-hole 8 and the at least one connection surface 5 are each circular in shape, the at least one through-hole 8 and the at least one connection surface 5 are in particular arranged concentrically. Even in the case of other geometries of the at least one connection surface 5 and the at least one through hole 8, the two lie on top of one another or overlap completely.
- the through hole 8 has a circumference 13 .
- the cover film 7 is a solder resist film, for example.
- the film adhesive 9 is optionally applied to the surface 6 of the printed circuit board 3 in a defined layer thickness, the defined layer thickness being in particular between 30 ⁇ m and 45 ⁇ m.
- the at least one connection surface 5 optionally has at least one coating 14 with an electrically conductive metal, in particular nickel and/or gold.
- the Coating 14 of the at least one connection surface 5 with the at least one electrically conductive metal takes place after the film adhesive 9 and the cover film 7 have been applied to the surface 6 of the printed circuit board 3.
- there may be a reaction or interaction of the at least one electrically conductive metal come with the film adhesive 9, which leads to a change in the chemical and / or physical properties of the film adhesive 9.
- the interaction between the at least one electrically conductive metal and the film adhesive 9 affects the internal crosslinking of the film adhesive 9, such that the polarity of the film adhesive 9 in the area of the at least one connection surface 5 is increased and improved adhesion of the film adhesive 9 to the at least one pad 5 is reached.
- the assembly 1 according to the invention is shown schematically.
- the assembly 1 according to the invention has at least one component 2 which has a contact surface 4 designed to be electrically conductive.
- the at least one component 2 is a piezoelectric element, for example.
- a conductive adhesive 10 is provided for the electrical and mechanical connection of the at least one component 2 to the printed circuit board 3 .
- the conductive adhesive 10 comprises, for example, at least one conductive material, in particular silver.
- the conductive adhesive 10 can include at least one adhesive, in particular epoxy resin.
- the film adhesive 9, the conductive adhesive 10, the at least one contact surface 4 and the at least one connection surface 5 are designed and arranged in such a way that the at least one contact surface 4 is connected to the at least one connection surface 5 by means of the conductive adhesive 10 and that the film adhesive 9 is at least partially touches the conductive adhesive 10 and the at least one connection surface 5 .
- the conductive adhesive 10 touches the foil adhesive 9 in an edge region 12 which is arranged in particular along the circumference 13 of the at least one through hole 8 .
- the edge area 12 is a circumferential edge area 12 that follows the circumference 13 of the through hole 8.
- the edge area 12 can also be designed in several parts, so that there are several edge areas 12 in which film adhesive 9 and conductive adhesive 10 touch.
- a larger edge area 12 generally ensures better adhesion of the at least one component 2 to the printed circuit board 3 than a smaller edge area 12.
- the film adhesive 9 can partially emerge from under the cover film 7 , so that an end area 11 of the film adhesive 9 is arranged between the at least one connection surface 5 and the conductive adhesive 10 .
- the film adhesive 9 is therefore partially located between the at least one connection surface 5 and the conductive adhesive 10.
- the conductive adhesive 10 can touch the cover film 7 or not.
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf eine Baugruppe (1) für eine Verbindung mindestens eines Bauteils (2) mit einer Leiterplatte (3), umfassend - das mindestens eine Bauteil (2) mit mindestens einer Kontaktfläche (4) - die Leiterplatte (3) mit mindestens einer Anschlussfläche (5) - eine Deckfolie (7) mit mindestens einem Durchgangsloch (8), wobei die Deckfolie (7) mittels eines Folienklebers (9) auf die Oberfläche (6) der Leiterplatte (3) geklebt ist, derart dass das mindestens eine Durchgangsloch (8) auf der mindestens einen Anschlussfläche (5) liegt, und - einen Leitkleber (10), welcher dazu ausgestaltet ist, eine elektrische und mechanische Verbindung zwischen dem mindestens einen Bauteil (2) und der Leiterplatte (3) herzustellen, wobei der Folienkleber (9) der Leitkleber (10), die mindestens eine Kontaktfläche (4) und die mindestens eine Anschlussfläche (5) derart ausgestaltet und angeordnet sind, dass die mindestens eine Kontaktfläche (4) mit der mindestens einen Anschlussfläche (5) mittels des Leitklebers (10) verbunden ist und dass der Folienkleber (9) mindestens teilweise den Leitkleber (10) und die mindestens eine Anschlussfläche (5) berührt.
Description
Baugruppe für eine Verbindung mindestens eines Bauteils mit einer Leiterplatte
Die Erfindung betrifft eine Baugruppe für eine Verbindung mindestens eines Bauteils mit einer Leiterplatte.
Feldgeräte in der Prozess- und Automatisierungstechnik dienen der Überwachung und/oder Bestimmung mindestens einer, beispielsweise chemischen und/oder physikalischen, Prozessgröße eines Mediums. Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung werden im Prinzip alle Messgeräte als Feldgerät bezeichnet, die prozessnah eingesetzt werden und die prozessrelevante Informationen liefern oder verarbeiten. Eine Vielzahl solcher Feldgeräte wird von Firmen der Endress+Hauser-Gruppe hergestellt und vertrieben.
Bei der von dem Feldgerät zu bestimmenden Prozessgröße kann es sich um den Füllstand, den Durchfluss, den Druck, die Temperatur, den pH-Wert, ein Redoxpotential, oder die Leitfähigkeit des jeweiligen Mediums handeln. Die der Bestimmung der Prozessgröße zugrundeliegenden unterschiedlichen, möglichen Messprinzipien sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden hier nicht weiter erläutert. Feldgeräte zur Messung des Füllstands sind insbesondere als Mikrowellen-Füllstandsmessgeräte, Ultraschall-Füllstandsmessgeräte, zeitbereichsreflektometrische Füllstandsmessgeräte (TDR), radiometrische Füllstandsmessgeräte, kapazitive Füllstandsmessgeräte, konduktive Füllstandsmessgeräte und vibronische Füllstandsmessgeräte ausgestaltet. Feldgeräte zur Messung des Durchflusses dagegen arbeiten beispielsweise nach dem Coriolis-, Ultraschall-, Vortex-, thermischen und/oder magnetisch induktiven Messprinzip. Bei Druckmessgeräten handelt es sich bevorzugt um sogenannte Absolut-, Relativ- oder Differenzdruckgeräte. Neben den zuvor genannten Messgeräten und Aktoren werden unter Feldgeräten auch Remote I/Os, Funkadapter bzw. allgemein Geräte verstanden, die auf der Feldebene angeordnet sind.
Ein Feldgerät umfasst typischerweise einen zumindest teilweise und/oder zumindest zeitweise mit dem Prozess in Berührung kommenden Sensor und eine Elektronikeinheit, welche beispielsweise der Signalerfassung, Signalauswertung und/oder Signalspeisung dient. Die Elektronikeinheit des Feldgeräts ist typischerweise in einem Gehäuse angeordnet und verfügt zusätzlich über mindestens ein Anschlusselement zum Anschluss der Elektronikeinheit an den Sensor und/oder eine externe Einheit und zum Übertragen von Daten und/oder Energie. Das Anschlusselement kann eine beliebige Verbindung sein, auch eine drahtlose Verbindung ist einsetzbar. Die Elektronikeinheit und der Sensor des Feldgeräts können in Form separater Einheiten mit getrennten Gehäusen oder als eine gemeinsame Einheit mit einem Gehäuse ausgestaltet sein. In der Regel weist
zumindest die Elektronikemheit mindestens eine Leiterplatte mit darauf angeordneten Bauteilen auf.
In manchen Fällen ist eine Leiterplatte beispielsweise mit einem Piezoantrieb, welcher mindestens ein piezoelektrisches Element aufweist, verbunden. Dieser dient zum Beispiel zur Anregung der schwingfähigen Einheit eines vibronischen Füllstandsmessgeräts. Neben einer oder mehreren Lötverbindung/en wird/werden zusätzlich eine oder mehrere Leitklebeverbindung/en zur mechanischen und elektrischen Verbindung der Leiterplatte mit dem Piezoantrieb eingesetzt. Während bei der Lötverbindung Lötpaste verwendet wird, kommt bei der Leitkleberverbindung ein Leitkleber zum Einsatz. Dabei hat sich gezeigt, dass die Güte und mechanische Belastbarkeit der Leitklebeverbindung stark von der jeweils verwendeten Leiterplatte abhängig ist. Geringfügige Unterschiede bei der Herstellung der Leiterplatte können die Haftung des Leitklebers zwischen der Leiterplatte und dem Piezoantrieb deutlich beeinflussen. Hinzu kommt, dass die Haftung des Leitklebers an der Leiterplatte bzw. an einer elektrisch leitfähigen Anschlussfläche der Leiterplatte häufig eher schwach ausgeprägt ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Baugruppe anzugeben, bei weicher eine reproduzierbare und stabile elektrische und mechanische Leitklebeverbindung zwischen einem Bauteil und einer Leiterplatte sichergestellt ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch eine Baugruppe für eine Verbindung mindestens eines Bauteils mit einer Leiterplatte, umfassend das mindestens eine Bauteil mit mindestens einer Kontaktfläche, welche elektrisch leitfähig ausgestaltet ist, die Leiterplatte mit mindestens einer Anschlussfläche, welche auf einer Oberfläche der Leiterplatte angeordnet und elektrisch leitfähig ausgestaltet ist, eine Deckfolie mit mindestens einem Durchgangsloch, wobei die Deckfolie mittels eines Folienklebers auf die Oberfläche der Leiterplatte geklebt ist, derart dass das mindestens eine Durchgangsloch auf der mindestens einen Anschlussfläche liegt, und einen Leitkleber, welcher dazu ausgestaltet ist, eine elektrische und mechanische Verbindung zwischen dem mindestens einen Bauteil und der Leiterplatte herzustellen, wobei der Folienkleber, der Leitkleber, die mindestens eine Kontaktfläche und die mindestens eine Anschlussfläche derart ausgestaltet und angeordnet sind, dass die mindestens eine Kontaktfläche mit der mindestens einen Anschlussfläche mittels des Leitklebers verbunden ist und dass der Folienkleber mindestens teilweise den Leitkleber und die mindestens eine Anschlussfläche berührt.
Erfindungsgemäß steht bei der Verbindung der Leiterplatte und dem mindestens einen Bauteil der Folienkleber mindestens teilweise im Kontakt mit den Leitkleber und der Leitkleber verbindet die mindestens einen Kontaktfläche und die mindestens eine Anschlussfläche. Der Leitkleber steht somit mindestens teilweise mit der mindestens einen Kontaktfläche, der mindestens einen Anschlussfläche und mit dem Folienkleber in Kontakt und berührt diese. Durch diesen dreifachen Kontakt am Leitkleber wird eine verbesserte Haftung des Leitklebers gegenüber herkömmlichen Verbindungen in Baugruppen erreicht, bei denen der Leitkleber nur zwischen der mindestens einen Kontaktfläche und der mindestens einen Anschlussfläche angeordnet ist und diese beiden berührt. Insbesondere der Kontakt zwischen Leitkleber und Folienkleber sorgt für eine zusätzliche Haftung und/oder Vernetzung zwischen Leitkleber und Folienkleber, welche die mechanische Belastbarkeit der Verbindung der Leiterplatte mit dem mindestens einen Bauteil mittels des Leitklebers verbessert.
Der Folienkleber steht erfindungsgemäß nicht nur teilweise mit dem Leitkleber, sondern auch mit der mindestens einen Anschlussfläche in Kontakt. Durch die Haftung des Folienklebers an der mindestens einen Anschlussfläche und der Haftung des Leitklebers am Folienkleber und an der mindestens einen Anschlussfläche wird insgesamt eine bessere Haftung des Leitklebers an der Leiterplatte gegenüber herkömmlichen Baugruppen erreicht.
Das mindestens eine Durchgangsloch kann einen kreisförmigen, rechteckigen oder andersartig geformten Umfang aufweisen. Ebenso können die mindestens eine Anschlussfläche und die mindestens eine Kontaktfläche verschiedene geometrische Formen bilden. Das mindestens eine Durchgangsloch ist beispielsweise in die Deckfolie gestanzt, geätzt oder gelasert. Die Deckfolie ist dazu ausgestaltet, einen Zugang zur mindestens einen Anschlussfläche mittels des mindestens einen Durchgangsloch zu ermöglichen und weitere definierte Bereiche der Oberfläche der Leiterplatte abzudecken. Der Leitkleber ist - mindestens im ausgehärteten Zustand - elektrisch leitfähig und weist im Rahmen der Baugruppe eine definierte Haftfestigkeit auf. Beispielsweise werden mit der erfindungsgemäßen Baugruppe Haftfestigkeiten des Leitklebers von mindestens 4 N erzielt. Die Leiterplatte weist typischerweise Leiterbahnen auf, welche auf der Oberfläche oder im Inneren der Leiterplatte verlaufen und die mindestens eine Anschlussfläche kontaktieren.
In einer Ausgestaltung sind die Abmessungen der mindestens einen Anschlussfläche gleich groß oder größer als die Abmessungen des mindestens einen Durchgangslochs. Auf diese Weise wird ein möglicher Abstand zwischen dem Folienkleber und der Anschlussfläche sowie zwischen dem Folienkleber und dem Leitkleber verringert und es
wird sichergestellt, dass der Fohenkleber die mindestens eine Anschlussfläche und/oder den Leitkleber berührt.
In einerweiteren Ausgestaltung ist der Folienkleber in einer definierten Schichtdicke auf die Oberfläche der Leiterplatte aufgetragen. Es wird somit eine definierte Schichtdicke des Folienklebers zwischen der Oberfläche der Leiterplatte und der Deckfolie eingestellt. Eine definierte Schichtdicke erhöht die Reproduzierbarkeit der mechanischen Belastbarkeit der Baugruppe, da der Folienkleber stets mit derselben Schichtdicke zur Verfügung steht. Insbesondere erleichtern höhere Schichtdicken den Kontakt zum Leitkleber, da mehr Folienkleber für den Kontakt zum Leitkleber bereitsteht. Zu hohe Schichtdicken sind wiederum nachteilig, weil dadurch eine große Menge an Folienkleber, sowie an Leitkleber und weiteren Verbindungsmittel wie Lötpaste, die beispielsweise zur weiteren Verbindung der Leiterplatte zum mindestens einem Bauteil oder zu anderen auf der Leiterplatte angeordneten Bauteilen dienen, benötigt wird.
Bevorzugterweise beträgt die definierte Schichtdichte des Folienklebers zwischen 30 pm und 45 pm. Diese Schichtdickte stellt ein Optimum zwischen den genannten Vor- und Nachteilen niedrigerer und höherer Schichtdicken dar.
In einer Weiterbildung tritt der Folienkleber unter der Deckfolie teilweise aus, so dass ein Endbereich des Folienklebers zwischen der mindestens einen Anschlussfläche und dem Leitkleber angeordnet ist. In dieser Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Folienkleber nicht vollständig zwischen der Deckfolie und der mindestens einen Anschlussfläche angeordnet ist, sondern dass er sich außerhalb der Deckfolie in Richtung der mindestens einen Anschlussfläche und damit auch in Richtung des Leitklebers erstreckt. Der Folienkleber bildet im Bereich der mindestens einen Anschlussfläche eine Ausbuchtung aus, wodurch der Bereich des Kontakts zwischen Folienkleber und Leitkleber vergrößert wird.
In einer Weiterbildung ist das mindestens eine Bauteil ein piezoelektrisches Element.
Vorteilhafterweise umfasst der Leitkleber mindestens ein leitfähiges Material. Mittels des leitfähigen Materials des Leitklebers ist eine elektrische Verbindung zwischen der Leiterplatte und dem mindestens einen Bauteil herstellbar. In der Regel besteht der Leitkleber zu mindestens 60 %, insbesondere mindestens 80%, insbesondere mindestens 90%, aus dem leitfähigen Material. Das leitfähige Material liegt beispielsweise in Form von Flocken, Pulver oder Partikeln zufällig verteilt im Leitkleber vor. Durch den hohen Anteil des leitfähigen Materials im Leitkleber gibt es stets Kontakte zwischen den einzelnen Flocken, Pulver oder Partikeln des leitfähigen Materials, so dass sich mindestens eine leitfähige Verbindung zwischen der mindestens einen Anschlussfläche
und der mindestens einen Kontaktfläche ausbildet. Der Leitkleber kann neben dem leitfähigen Material weitere Komponenten aufweisen.
In einer Ausgestaltung ist das leitfähige Material Silber.
In einerweiteren Ausgestaltung umfasst der Leitkleber mindestens einen Klebstoff. Der Klebstoff sorgt für eine mechanische Verbindung zwischen der Leiterplatte und dem mindestens einen Bauteil. Häufig ist der Anteil des Klebstoffs im Leitkleber deutlich niedriger als andere Komponenten des Leitklebers, wie z.B. dem leitfähigen Material.
Bevorzugterweise ist der Klebstoff Epoxidharz.
In einer Weiterbildung ist der Folienkleber ein Acrylatkleber.
In einerweiteren Ausgestaltung berührt der Leitkleber den Folienkleber in einem Randbereich, wobei der Randbereich insbesondere entlang des Umfangs des mindestens einen Durchgangslochs angeordnet ist. Die Haftung erhöht sich insbesondere, wenn der Kontakt zwischen Leitkleber und Folienkleber nicht nur an einem oder einigen wenigen Punkten stattfindet, sondern sich der Kontakt zwischen Folienkleber und Leitkleber über einen Randbereich erstreckt. Der Randbereich ist dabei im Bereich des Umfangs des mindestens einen Durchgangslochs angeordnet.
In einer Weiterbildung ist die Deckfolie eine Lötstoppfolie.
Vorteilhafterweise weist die mindestens eine Anschlussfläche eine Beschichtung aus mindestens einem elektrisch leitfähigem Metall, insbesondere Nickel und/oder Gold, auf. Insbesondere wechselwirkt das mindestens eine elektrisch leitfähige Metall mit dem Folienkleber derart, dass der Folienkleber sich hinsichtlich seiner chemischen und/oder physikalischen Eigenschaften zumindest teilweise ändert. Die Beschichtung der mindestens einen Anschlussfläche mit dem mindestens einen elektrisch leitfähigem Metall erfolgt nach dem Auftrag des Folienklebers und der Deckfolie. Beispielsweise wird die innere Vernetzung des Folienklebers in solchen Bereichen des Folienklebers aufgebrochen, in denen das mindestens eine elektrisch leitfähige Metall den Folienkleber berührt und/oder in den Folienkleber vordringt. Dies passiert insbesondere während des Prozesses der Beschichtung der mindestens einen Anschlussfläche. Als Folge der Veränderung des Folienklebers haftet dieser besser an der mindestens einen Anschlussfläche als ein ursprünglicher, nicht-veränderter Folienkleber.
Im Weiteren wird die Erfindung anhand der nachfolgenden Figuren Fig. 1-2 näher erläutert. Sie zeigen:
Fig. 1 : eine schematische Darstellung der Leiterplatte als einen Ausschnitt der erfindungsgemäßen Baugruppe.
Fig. 2: eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Baugruppe.
Die erfindungsgemäße Baugruppen kann in allen Arten von Feldgeräten eingesetzt werden, von denen einleitend einige in nicht-beschränkender Weise aufgezählt wurden.
In Fig. 1 ist eine Leiterplatte 3 gezeigt, welche in der erfindungsgemäßen Baugruppe 1 eingesetzt wird. Zur Übersichtlichkeit ist die Leiterplatte 3 in Fig. 1 ohne das mindestens eine Bauteil 2 gezeigt. In Fig. 2 ist schließlich die erfindungsgemäße Baugruppe 1 inklusive des mindestens einen Bauteils gezeigt. Die nachfolgend beschriebenen Ausgestaltungen der Leiterplatte 3 aus Fig. 1 sind auf die erfindungsgemäße Baugruppe 1 aus Fig. 2 übertragbar.
Die Leiterplatte 3 in Fig. 1 weist auf einer Oberfläche 6 der Leiterplatte 3 mindestens eine Anschlussfläche 5, welche elektrisch leitfähig ausgestaltet ist, auf. Zusätzlich ist eine Deckfolie 7 mit mindestens einem Durchgangloch 8 vorgesehen, welches schraffiert dargestellt ist. Die Deckfolie 7 ist mittels eines Folienklebers 9 auf die Oberfläche 6 der Leiterplatte 3 geklebt, derart dass das mindestens eine Durchgangsloch 8 auf der mindestens einen Anschlussfläche 5 liegt. Beispielsweise sind die Abmessungen der mindestens einen Anschlussfläche 5 gleich groß oder größer als die Abmessungen des mindestens einen Durchgangslochs 8. Dabei berührt das Durchgangsloch 8 die mindestens eine Anschlussfläche 5 nicht, sondern ist mittels der Deckfolie 7 und des Folienklebers 9 von dieser beabstandet. Sind das mindestens einen Durchgangsloch 8 und die mindestens eine Anschlussfläche 5 jeweils kreisförmig ausgestaltet, sind das mindestens einen Durchgangsloch 8 und die mindestens eine Anschlussfläche 5 insbesondere konzentrisch angeordnet. Auch im Falle anderer Geometrien der mindestens einen Anschlussfläche 5 und des mindestens einen Durchgangslochs 8 liegen die beiden übereinander bzw. überlappen vollständig. Das Durchgangsloch 8 weist einen Umfang 13 auf. Die Deckfolie 7 ist beispielsweise eine Lötstoppfolie.
Optional ist der Folienkleber 9 in einer definierten Schichtdicke auf die Oberfläche 6 der Leiterplatte 3 aufgetragen, wobei die definierte Schichtdicke insbesondere zwischen 30 pm und 45 pm beträgt. Der Folienkleber 9, der insbesondere ein Acrylatkleber ist, tritt beispielhaft unter der Deckfolie 7 aus, so dass ein Endbereich 11 des Folienklebers 9 zwischen der mindestens einen Anschlussfläche 5 und dem (in Fig. 2 gezeigten) Leitkleber 10 angeordnet ist.
Die mindestens eine Anschlussfläche 5 weist optional mindestens eine Beschichtung 14 mit einem elektrisch leitfähigem Metall, insbesondere Nickel und/oder Gold, auf. Die
Beschichtung 14 der mindestens einen Anschlussfläche 5 mit dem mindestens einen elektrisch leitfähigen Metall erfolgt nach der Auftragung des Folienklebers 9 und der Deckfolie 7 auf die Oberfläche 6 der Leiterplatte 3. Während des Herstellungsprozesses der Beschichtung 14 kann es zu einer Reaktion oder Wechselwirkung des mindestens einen elektrisch leitfähigen Metalls mit dem Folienkleber 9 kommen, der zu einer Änderung der chemischen und/oder physikalischen Eigenschaften des Folienklebers 9 führt. Insbesondere wirkt sich die Wechselwirkung zwischen dem mindestens einen elektrisch leitfähigen Metall und dem Folienkleber 9 auf die innere Vernetzung des Folienklebers 9 auf, derart dass die Polarität des Folienklebers 9 im Bereich der mindestens einen Anschlussfläche 5 erhöht wird und eine verbesserte Haftung des Folienklebers 9 an der mindestens einen Anschlussfläche 5 erreicht wird.
In Fig. 2 ist die erfindungsgemäße Baugruppe 1 schematisch dargestellt. Die erfindungsgemäße Baugruppe 1 weist neben der Leiterplatte 3, der Deckfolie 7 und dem Folienkleber 9 mindestens ein Bauteil 2 auf, welches eine elektrisch leitfähig ausgestaltete Kontaktfläche 4 aufweist. Das mindestens eine Bauteil 2 ist beispielsweise ein piezoelektrisches Element. Zur elektrischen und mechanischen Verbindung des mindestens einen Bauteils 2 mit der Leiterplatte 3 ist ein Leitkleber 10 vorgesehen. Der Leitkleber 10 umfasst beispielsweise mindestens ein leitfähiges Material, insbesondere Silber. Darüber hinaus kann der Leitkleber 10 mindestens einen Klebstoff, insbesondere Epoxidharz, umfassen. Dabei sind der Folienkleber 9, der Leitkleber 10, die mindestens eine Kontaktfläche 4 und die mindestens eine Anschlussfläche 5 derart ausgestaltet und angeordnet, dass die mindestens eine Kontaktfläche 4 mit der mindestens einen Anschlussfläche 5 mittels des Leitklebers 10 verbunden ist und dass der Folienkleber 9 mindestens teilweise den Leitkleber 10 und die mindestens eine Anschlussfläche 5 berührt.
Optional berührt der Leitkleber 10 den Folienkleber 9 in einem Randbereich 12, welcher insbesondere entlang des Umfangs 13 des mindestens einen Durchgangslochs 8 angeordnet ist. In Fig. 2 ist der Randbereich 12 ein dem Umfang 13 des Durchgangslochs 8 folgender, umlaufender Randbereich 12. Der Randbereich 12 kann auch mehrteilig ausgestaltet sein, so dass es mehrere Randbereiche 12 gibt, in denen sich Folienkleber 9 und Leitkleber 10 berühren. Dabei sorgt eine größerer Randbereich 12 in der Regel für eine bessere Haftung des mindestens einen Bauteils 2 an der Leiterplatte 3 als ein kleinerer Randbereich 12.
Wie bereits in Fig. 1 gezeigt, kann der Folienkleber 9 unter der Deckfolie 7 teilweise austreten, so dass ein Endbereich 11 des Folienklebers 9 zwischen der mindestens einen Anschlussfläche 5 und dem Leitkleber 10 angeordnet ist. Der Folienkleber 9 befindet sich also teilweise zwischen der mindestens einen Anschlussfläche 5 und dem Leitkleber 10.
In diesem Beispiel kann es wie in Fig. 2 dargestellt, dazu kommen, dass der Endbereich 11 des Folienklebers 9 (nahezu) vollständig mit dem Leitkleber 10 in Kontakt tritt, so dass der Randbereich 12 mit dem Endbereich 11 des Folienklebers 9 zumindest teilweise überlappt. Dabei kann der Leitkleber 10 die Deckfolie 7 berühren oder nicht.
Bezugszeichenliste
1 Baugruppe
2 Bauteil 3 Leiterplatte
4 Kontaktfläche
5 Anschlussfläche
6 Oberfläche der Leiterplatte
7 Deckfolie 8 Durchgangsloch
9 Folienkleber
10 Leitkleber
11 Endbereich des Folienklebers
12 Randbereich 13 Umfang des Durchgangslochs
14 Beschichtung
Claims
1 . Baugruppe (1 ) für eine Verbindung mindestens eines Bauteils (2) mit einer Leiterplatte (3), umfassend das mindestens eine Bauteil (2) mit mindestens einer Kontaktfläche (4), welche elektrisch leitfähig ausgestaltet ist, die Leiterplatte (3) mit mindestens einer Anschlussfläche (5), welche auf einer Oberfläche (6) der Leiterplatte (3) angeordnet und elektrisch leitfähig ausgestaltet ist, eine Deckfolie (7) mit mindestens einem Durchgangsloch (8), wobei die Deckfolie (7) mittels eines Folienklebers (9) auf die Oberfläche (6) der Leiterplatte (3) geklebt ist, derart dass das mindestens eine Durchgangsloch (8) auf der mindestens einen Anschlussfläche (5) liegt, und einen Leitkleber (10), welcher dazu ausgestaltet ist, eine elektrische und mechanische Verbindung zwischen dem mindestens einen Bauteil (2) und der Leiterplatte (3) herzustellen, wobei der Folienkleber (9), der Leitkleber (10), die mindestens eine Kontaktfläche (4) und die mindestens eine Anschlussfläche (5) derart ausgestaltet und angeordnet sind, dass die mindestens eine Kontaktfläche (4) mit der mindestens einen Anschlussfläche (5) mittels des Leitklebers (10) verbunden ist und dass der Folienkleber (9) mindestens teilweise den Leitkleber (10) und die mindestens eine Anschlussfläche (5) berührt.
2. Baugruppe nach Anspruch 1 , wobei die Abmessungen der mindestens einen Anschlussfläche (5) gleich groß oder größer sind als die Abmessungen des mindestens einen Durchgangslochs (8).
3. Baugruppe nach mindestens einem der Ansprüche 1-2, wobei der Folienkleber (9) in einer definierten Schichtdicke auf die Oberfläche (6) der Leiterplatte (3) aufgetragen ist.
4. Baugruppe nach Anspruch 3, wobei die definierte Schichtdichte des Folienklebers (9) zwischen 30 und 45 pm beträgt.
5. Baugruppe nach mindestens einem der Ansprüche 1-4, wobei der Folienkleber (9) unter der Deckfolie (7) teilweise austritt, so dass ein Endbereich (11) des Folienklebers (9) zwischen der mindestens einen Anschlussfläche und dem Leitkleber angeordnet ist.
6. Baugruppe nach mindestens einem der Ansprüche 1-5, wobei das mindestens eine Bauteil (2) ein piezoelektrisches Element ist.
7. Baugruppe nach mindestens einem der Ansprüche 1-6, wobei der Leitkleber (10) mindestens ein leitfähiges Material umfasst.
8. Baugruppe nach Anspruch 7, wobei das leitfähige Material Silber ist.
9. Baugruppe nach mindestens einem der Ansprüche 1-8, wobei der Leitkleber (10) mindestens einen Klebstoff umfasst.
10. Baugruppe nach Anspruch 9, wobei der Klebstoff Epoxidharz ist.
11. Baugruppe nach mindestens einem der Ansprüche 1-10, wobei der Folienkleber (9) ein Acrylatkleber ist.
12. Baugruppe nach mindestens einem der Ansprüche 1-11 , wobei der Leitkleber (10) den Folienkleber (9) in einem Randbereich (12) berührt, wobei der Randbereich (12) insbesondere entlang des Umfangs (13) des mindestens einen Durchgangslochs (8) angeordnet ist.
13. Baugruppe nach mindestens einem der Ansprüche 1-12, wobei die Deckfolie (7) eine Lötstoppfolie ist.
14. Baugruppe nach mindestens einem der Ansprüche 1-13, wobei die mindestens eine Anschlussfläche (5) eine Beschichtung (14) aus mindestens einem elektrisch leitfähigem Metall, insbesondere Nickel und/oder Gold, aufweist.
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