WO2002034022A1

WO2002034022A1 - Baugruppenträger für elektrische/elektronische bauelemente

Info

Publication number: WO2002034022A1
Application number: PCT/DE2001/003953
Authority: WO
Inventors: Roland Schmid; Thomas Uhland; Kai Beckbissinger; Ralf Schinzel; Udo Hennel
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2000-10-18
Filing date: 2001-10-16
Publication date: 2002-04-25
Also published as: EP1329144A1; HUP0301436A2; US20040047125A1; JP3981007B2; US7016200B2; EP1329144B1; JP2004512689A; DE10051547A1; DE50102494D1; HU226629B1; HUP0301436A3

Abstract

Bei einem Baugruppenträger (1) für elektrische/elektronische Bauelemente (7), umfassend eine Leiterstruktur mit mehreren aus einem Stanzgitter gebildeten metallischen Leitern (2) und eine Isolierstoffumhüllung (3), in welche die metallischen Leiter (2) zumindest teilweise eingebettet sind, wobei wenigstens ein zur Kontaktierung eines Anschlusselementes (8) eines elektrischen/elektronischen Bauelementes (7) vorgesehener Kontaktabschnitt (10) eines metallischen Leiters (2) in einer durchgehenden Ausnehmung (6) der Isolierstoffumhüllung (3) angeordnet ist, wird zur Vermeidung einer Beschädigung der Isolierstoffumhüllung (3) beim Verlöten des Kontaktabschnittes (10) vorgeschlagen, dass der wenigstens eine Kontaktabschnitt (10) des metallischen Leiters (2) vollständig von der Umhüllung mit Isolierstoff ausgenommen ist und ausschliesslich über wenigstens einen in der Ausnehmung (6) angeordneten Verbindungssteg (11) mit einem an er Innenwandung der Ausnehmung (6) angeordneten Abschnitt (12) des Leiters (2) leitend verbunden ist, wobei der Wärmeleitungsquerschnitt des wenigstens einen Verbindungssteges (11) derartig klein ausgebildet ist, dass der Verbindungssteg (11) bei einer starken Erwärmung des Kontaktabschnittes (10) eine Drosselung des Wärmeabflusses auf den an der Innenwandung der Ausnehmung (6) angeordneten, einen grösseren Wärmeleitungsquerschnitt aufweisenden Abschnitt (12) des Leiters (2) bewirkt.

Description

Baugruppentrager für elektrische/elektronische Bauelemente

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft einen Baugruppenträger für elektrische/elektronische Bauelemente nach dem Oberbegriff des An- spruchs 1.

Ein derartiger Baugruppenträger ist beispielsweise aus der DE 296 22 806 UI bekannt und umfaßt eine aus einem Stanzgitter gebildete Leiterstruktur aus mehreren metallischen Lei- tern, die in eine IsolierstoffUmhüllung eingebracht sind.

Üblicher Weise wird die Leiterstruktur aus einem Metallblech ausgestanzt und anschließend in einem Spritzgußverfahren mit Kunststoff umspritzt. Die einzelnen Leiter können nach dem Stanzen zunächst über dünne Stege verbunden bleiben, die dann vor oder, durch dafür vorgesehene Aussparungen in der Umhüllung, auch noch nach dem Umspritzen mit Kunststoff getrennt werden können. Derartige Baugruppenträger werden beispielsweise verwandt, um große schwere elektrische Bauelemente oder mit hohen Stromstärken arbeitende Bauelemente un- tereinander und mit anderen elektrischen Bauelementen zu verbinden. Zu diesem Zweck sind Kontaktbereiche des Baugruppenträgers vorgesehen, die jeweils einen durch Ausnehmungen in der Isolierstoffumhüllung frei zugänglichen Kontaktabschnitt eines elektrischen Leiters umfassen. Die Anschluß- elemente der elektrischen oder elektronischen Bauelemente werden mit den Kontaktabschnitten verlötet, verschweißt oder mittels Klemmkontaktierung elektrisch verbunden. Beim Verlöten der Anschlußelemente werden die Kontaktabschnitte stark erwärmt . Nachteilig bei den bekannten Baugruppenträgern mit Stanzgitter ist, daß die dabei von den Kontaktabschnitten direkt auf die von der Isolierstoffumhüllung umgebenen Ab- schnitte der metallischen Leiter übertragene Wärme die IsolierstoffUmhüllung des Baugruppenträgers beschädigen kann.

Vorteile der Erfindung

Durch den erfindungsgemäßen Baugruppenträger mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 werden die im Stand der Technik bekannten Nachteile vermieden und erreicht, daß die insbesondere beim Löten auf die Kontaktabschnitte über- tragene Wärme nicht ungehindert auf die mit der Isolierstoffumhüllung umgebenen Teile der Leiterstruktur abfließen kann. Durch die spezielle Ausgestaltung der elektrischen Leiter in den durchgehenden Ausnehmungen des Baugruppenträgers kann die Wärme nur über Verbindungsstege mit einen kleinen Wärmeleitungsquerschnitt abfließen. Die Verbindungs- stege drosseln den Wärmeabfluß auf die mit der Isolierstoffumhüllung umgebenen Abschnitte des Stanzgitters. Eine Beschädigung des Baugruppenträgers bei einer starken Erwärmung der Kontaktabschnitte der metallischen Leiter kann dadurch vorteilhaft verhindert werden. Weiterhin wird insbesondere beim Verlöten der Anschlußelemente eines Bauelementes mit den Kontaktabschnitten des Leitungsgitters erreicht, daß die für das Löten benötigte Prozeßwärme an der Lötstelle verbleibt . Vorteilhaft kann deshalb mit kleinen Löttiegeln oder Lötstempeln eine Selektivlδtung der einzelnen Lötstellen vorgenommen werden, was zur einer deutlichen Verbesserung der Lötqualität führt. Die Anschlußelemente elektronischer Bauelemente können vorteilhaft in einem Prozeßschritt mit den Kontaktabschnitten verlötet werden. Die konstruktive Ausgestaltung der Kontaktbereiche des Baugruppenträgers ist in sehr einfacher und preiswerter Weise ohne großen Mehraufwand herstellbar.

Vorteilhafte Ausführungsbeispiele und Weiterbildungen der Erfindung werden durch die in den Unteransprüchen enthaltenen Merkmale ermöglicht . Vorteilhaft ist, wenn die Kontaktabschnitte der Leiterstruktur in Form von Lötaugen mit einer zentralen Öffnung zur Durchführung jeweils eines Anschlußelementes eines elektri- sehen/elektronischen Bauelementes ausgebildet sind. Diese

Maßnahme ermöglicht es, das Bauelement in einer zur Leiterplattenfertigung analogen Vorgehensweise auf den Baugruppenträger zu bestücken, wobei die Anschlußelemente eines Bauelementes in die Öffnungen der Lötaugen eingesteckt und an- schließend verlötet werden können.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der wenigstens eine Verbindungssteg, über den^' der Kontaktabschnitt mit der Leiterstruktur verbunden ist, aus der Ebene der Leiterstruktur derart abgebogen ist, daß der Kontaktabschnitt in einer zur Ebene der Leiterstruktur parallelen Ebene innerhalb oder außerhalb der Ausnehmung angeordnet ist . Hierdurch wird eine starke Erleichterung beim Verlöten der Anschlußelemente eines Bauelementes erreicht . Durch die Biegung des Verbin- dungssteges kann insbesondere beim selektiven Löten mit einem Lottiegel ein vollständiges Eintauchen des Kontaktabschnittes in den Lottiegel und damit eine Verbesserung der Lötqualität erreicht werden.

Vorteilhaft ist es, den wenigstens einen Verbindungssteg durch Tiefziehen zu biegen. Dadurch wird einerseits gewährleistet, daß der Kontaktabschnitt in eine definierte Stellung gebogen wird, und anderseits erreicht, daß die durch das Tiefziehen bedingte Verjüngung des Wärmeleitungsquer- Schnitts des wenigstens einen Verbindungssteges die Wirkung desselben als schlechten Wärmeabieiter noch verstärkt.

Vorteilhaft ist weiterhin, wenn der an der Innenwandung der Ausnehmung angeordnete Abschnitt des metallischen Leiters wenigstens teilweise von der Umhüllung mit Isolierstoff ausgenommen ist. Hierdurch wird erreicht, daß die über die Ver- bindungsstege abfließende Wärme nicht unmittelbar mit den in den Isolierstoff eingebrachten Abschnitten der Leiterstruktur in Kontakt gelangt .

Eine besonders einfache Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der an der Innenwandung der Ausnehmung angeordnete Abschnitt kreisringförmig ausgebildet ist, daß der Kontakt- abschnitt konzentrisch zu dem an der Innenwandung angeordneten Abschnitt angeordnet ist und daß der wenigstens eine Verbindungssteg den kreisringförmigen Abschnitt in radialer Richtung mit dem Kontaktabschnitt verbindet.

Zeichnungen

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung erläutert . Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Baugruppenträger am Ort eines Kontaktbereichs während der Verlö- tung eines Bauelementes,

Fig. 2a und 2b eine Draufsicht und Seitenansicht eines der Leiter der Leiterstruktur mit Kontaktabschnitt und Verbindungsstegen, Fig. 3 den erfindungsgemäßen Baugruppenträger mit darauf an- gebrachten Bauelementen,

Fig. 4 weitere Ausführungsbeispiele für die Ausbildung des Kontaktbereichs eines Baugruppenträgers.

Beschreibung eines Ausführungsbeispiels

Fig. 1 zeigt einen Baugruppenträger 1, welcher eine aus einem im wesentlichen ebenen Stanzgitter gebildete Leiterstruktur aus mehreren metallischen Leitern 2 umfaßt . Die Leiterstruktur wird durch Stanzen eines dünnen Metallblechs mit einer Dicke von beispielsweise 1,2 mm hergestellt. Durch Umspritzen mit einem thermoplastischen Kunststoff sind die Leiter 2 in etwa mittig in eine Isolierstoffumhüllung 3 eingebettet, wobei Kontaktbereiche 9 der Leiter 2 von der Umhüllung mit Kunststoff ausgenommen sind. Der Baugruppenträger 1 ist plat- tenförmig mit einer Oberseite 4 und einer Unterseite 5 ausge- bildet. In der Querschnittsdarstellung von Fig. 1 ist einer der Leiter 2 erkennbar. Eine von der Oberseite 4 zur Unterseite 5 durchgehende Ausnehmungen 6 in der IsolierstoffUmhüllung 3 ermöglicht einen Zugang zu einem Kontaktabschnitt 10 des Leiters 2, welcher Kontaktabschnitt vollständig in der Ausnehmung 6 angeordnet ist und nur über schmale Verbindungs- stege 11 mit einem an der Innenwandung der Ausnehmung 6 angeordneten Abschnitt 12 des Leiters 2 verbunden ist . Wie in Fig. 2a gezeigt, ist in dem hier gezeigten Ausführungsbei- spiel der an der Innenwandung der Ausnehmung 6 angeordnete Abschnitt 12 kreisringförmig mit einem Außendurchmesser Dl von beispielsweise 9,4 mm und einem Innendurchmesser D2 von 7,6 mm ausgebildet. Der Kontaktabschnitt wird durch ein konzentrisch zu dem Abschnitt 12 angeordnetes Lötauge 10 mit einem Außendurchmesser D3 von beispielsweise 2,9 mm gebildet. Das Lötauge 10 ist über vier in radialer Richtung von dem

Lötauge abstehende Verbindungsstege 11 mit einer Breite b von beispielsweise 0,9 mm mit dem kreisringförmigen Abschnitt 12 verbunden.

Wie weiterhin in Fig. 1 und Fig. 2b dargestellt ist, sind die Verbindungsstege 11 durch Tiefziehen derart abgebogen, daß sich der Kontaktabschnitt 11 innerhalb der kreisförmigen Ausnehmung 6 in einer zur Ebene der Leiterstruktur 2 parallelen Ebene an der Unterseite 5 des Baugruppenträgers befindet . Es ist aber auch möglich, die Verbindungsstege 11 soweit abzubiegen, daß sich der Kontaktabschnitt 10 beispielsweise unterhalb der Unterseite 5 des Baugruppenträgers 1 und außerhalb der Ausnehmung 6 befindet . Beim selektiven Verlöten des Kontaktabschnittes 10 mit einem Anschlußelement 8 eines elek- trischen und/oder elektronischen Bauelementes 7 wird zunächst das Anschlußelement in eine Öffnung 13 des Kontaktabschnittes 10 eingesteckt und anschließend ein mit Lot 21 gefüllter Lottiegel 20 in die Ausnehmung 6 eingeführt. Durch die Biegung der Verbindungsstege 11 des Leiters 2 kann der Kontaktabschnitt 10 vollständig in das erhitzte und verflüssigte Lot 21 eintauchen, wodurch eine verbesserte Verlötung des Anschlußelementes 8 mit dem Kontaktabschnitt 10 erreicht wird. Falls der Kontaktabschnitt 10 von der Unterseite 5 des Baugruppenträgers absteht ist in diesem Fall auch eine Wellenlö- tung der Kontaktabschnitte 10 denkbar.

Die beim Verlöten auf den Kontaktabschnitt 10 übertragene Wärme fließt teilweise auf die Verbindungsstege 11 ab. Da diese nur einen kleinen Wärmeleitungsquerschnitt aufweisen, bewirken die Verbindungsstege 11 eine Drosselung des Wärmeab- flusses auf den Abschnitt 12 des metallischen Leiters 2. Eine gute Wärmedrosselung und eine gute elektrischer Leitfähigkeit eines Verbindungssteges 11 wird bei einem Stanzgitter mit einer Dicke d erreicht, falls der Wärmeleitungsquerschnitt Q des VerbindungsSteges 11 in etwa der Bedingung d² < Q < 4 d² genügt. Diese Werte sind nur als Richtwerte anzusehen. In jedem Fall ist der Wärmeleitungsquerschnitt des Verbindungssteges 11 jedoch deutlich kleiner auszubilden als der Wärmeleitungsquerschnitt des mit dem übrigen Abschnitten des metallischen Leiters 2 verbundenen, an der Ausnehmung 6 angeordneten Abschnitts 12. Nur so wird eine ausreichende Drosselung der Wärmeabgabe an die im Isolierstoff eingebetteten Abschnitte des Leiters 2 erreicht. Der Kontaktbereich 9 wirkt dann quasi als „Wärmefalle". Der Abschnitt 12 ist wie in Fig. 1 und Fig. 3 erkennbar nur teilweise in Isolierstoff eingebettet. Der innere Teil des kreisringförmigen Abschnitts 12 ist dagegen von der Umhüllung mit Isolierstoff ausgespart . Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß die von den Verbindungsstegen abfließende Wärme nicht unmittelbar mit dem Kunststoff 3 in Kontakt gelangt . In anderen Ausführungsbeispielen kann vorgesehen sein, die Anzahl der Verbindungsstege 11 zu verringern oder zu vergrößern. So ist zum Beispiel in Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Baugruppenträgers dargestellt, bei dem Kontaktbereiche 19 vorgesehen sind, die nur drei Verbindungsstege 11 umfassen, die mit einem halbkreisförmigen Abschnitt 12 an der Innenwandung der Ausnehmung 6 verbunden sind. Aber auch andere Ausführungen mit nur zwei, einem oder mehr als vier Verbindungsstegen sind denkbar. In Fig. 4 sind einige mögliche Ausführungsbeispiele dargestellt. Die mit dem Abschnitt 12 einstückig verbundenen restlichen Abschnitte der Leiter 2 sind der Einfachheit halber nicht dargestellt. Es ist auch möglich, die Abschnitte 11, 10 und 12 als separates Teil zu fertigen und dieses in der Aussparung 6 mit den Lei- tern 2 zu kontaktieren.

Claims

Ansprüche

1. Baugruppenträger (1) für elektrische/elektronische Bauelemente (7) , umfassend eine Leiterstruktur mit mehreren aus einem Stanzgitter gebildeten metallischen Leitern (2) und eine IsolierstoffUmhüllung (3) , in welche die metallischen Leiter (2) zumindest teilweise eingebettet sind, wobei wenigstens ein zur Kontaktierung eines Anschlußelementes (8) eines elektrischen/elektronischen Bauelementes (7) vorgesehener Kontaktabschnitt (10) eines metallischen Leiters (2) in einer durchgehenden Ausnehmung (6) der Isolierstoffumhül- lung (3) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Kontaktabschnitt (10) des metallischen Leiters (12) vollständig von der Umhüllung mit Isolierstoff ausgenommen ist und ausschließlich über wenigstens einen in der Ausnehmung (6) angeordneten Verbindungssteg (11) mit einem an der Innenwandung der Ausnehmung (6) angeordneten Abschnitt (12) dieses metallischen Leiters (2) leitend verbunden ist, wobei der Wärmeleitungsquerschnitt des wenigstens einen Verbindungssteges (11) derartig klein ausgebildet ist, daß der Verbindungssteg (11) bei einer starken Erwärmung des Kontaktabschnittes (10) eine Drosselung des Wärmeabflusses auf den an der Innenwandung der Ausnehmung (6) angeordneten, einen größeren Wärmeleitungsquerschnitt aufweisenden Abschnitt (12) des Leiters (2) bewirkt.

2. Baugruppenträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktabschnitt (10) in Form eines Lötauges mit einer zentralen Öffnung (13) zur Durchführung eines Anschlußelementes (8) eines elektrischen/elektronischen Bauelementes (7) ausgebildet ist.

3. Baugruppenträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Verbindungssteg (11) aus der Ebene der Leiterstruktur derart abgebogen ist, daß der damit verbundene Kontaktabschnitt (10) in einer zur Ebene der Leiterstruktur parallelen Ebene innerhalb oder außerhalb der Ausnehmung (6) angeordnet ist.

4. Baugruppenträger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungssteg (11) durch Tiefziehen abgebogen ist.

5. Baugruppenträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der an der Innenwandung der Ausnehmung (6) angeordnete Abschnitt (12) des metallischen Leiters (2) wenigstens teilweise von der Umhüllung mit Isolierstoff ausgenommen ist .

6. Baugruppenträger nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der an der Innenwandung der Ausnehmung (6) angeordnete Abschnitt (12) kreisringförmig ausgebildet ist, daß der Kontaktabschnitt (10) konzentrisch zu dem an der Innenwandung (12) angeordneten Abschnitt (12) angeordnet ist und daß der wenigstens eine Verbindungssteg (11) den kreisringförmigen Abschnitt (12) in radialer Richtung mit dem Kontaktabschnitt (10) verbindet.