WO2008009308A1

WO2008009308A1 - Platine mit schwingungsauslösendem elektronischen bauteil

Info

Publication number: WO2008009308A1
Application number: PCT/EP2006/007215
Authority: WO
Inventors: Oskar Schallmoser
Original assignee: Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung
Priority date: 2006-07-21
Filing date: 2006-07-21
Publication date: 2008-01-24
Also published as: KR101265122B1; US20120067634A1; CN101502186B; CN101502186A; JP2009545143A; EP2044817B1; KR20090033486A; EP2044817A1; JP5200018B2; US9119299B2

Abstract

Oberflächenmontierte Keramikkondensatoren (14) auf Platinen (10') unterliegen Schwingungen (18), die durch den Piezoeffekt hervorgerufen werden. Andere elektronische Bauteile unterliegen der Magnetostriktion und erzeugen ebenfalls Schwingungen. Die Schwingungen können sich im Stande der Technik auf einer Platine (10) ausbreiten (20). Zur Unterdrückung der Ausbreitung der Schwingungen, die das elektronische Bauteil (14) auslöst, sieht die Erfindung zumindest einen Schlitz (22) in der Platine (10') vor. Der Schlitz (22) verläuft beispielsweise parallel zu einer Seitenwand des elektronischen Bauteils (14).

Description

Beschreibung

Platine mit schwingungsauslösendem elektronischen Bauteil

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft eine Platine, auf der zumindest zwei Leiterbahnen angeordnet sind, an denen ein elektronisches Bauteil angeschlossen ist, das im Betrieb Schwingungen auslöst.

Stand der Technik

Eine Platine ist bekanntlich eine relativ dünne, flache Platte, die zumeist aus Kunststoff besteht. Die Leiterbahnen sind üblicherweise aus Kupfer hergestellt, wobei das Kupfer typischerweise elektrochemisch auf die Platine aufgebracht ist. Unter "Betrieb" des elektronischen Bauteils ist zu verstehen, dass das elektronische Bauteil Stromdurchflossen ist bzw. dass zumindest eine Speisespannung anliegt.

Ein Beispiel für ein elektronisches Bauteil, das im Betrieb Schwingungen auslöst, ist ein Keramikkondensator. Da der Keramikkondensator auf der Platine montiert ist, bezeichnet man ihn auch als.oberflächenmontierten Keramikkondensator (SMD-Keramikkondensator, surface mounted device). Ke- ramikkondensatoren zeigen einen Piezoeffekt. Das Material zieht sich unter Spannung zusammen bzw. dehnt sich unter Spannung aus. In Abhängigkeit von der anliegenden Spannung kann eine Bewegung eingeleitet werden, insbesondere eine periodische, also oszillatorische Bewegung. Der oberflächenmontierte Keramikkondensator überträgt die Schwingungen auf die PIa- tine, an der er befestigt ist. Auch wenn die Schwingung des Keramikkondensators unter dem Piezoeffekt nur eine sehr geringe Amplitude aufweist, kann es zu beträchtlichen Schwingungen in der Platine kommen, weil die wirkenden Kräfte sehr groß sind. Die schwingende Platine erzeugt Schall und damit unerwünschte wahrnehmbare Geräusche. Auch bei anderen elektronischen Bauteilen können Schwingungen eingeleitet werden. Beispielsweise können elektrostatische und elektrodynamische Kräfte wirken. Ferrite zeigen die so genannte Magnetostriktion. Eine Ferrit-Magnetspule kann somit ebenfalls Schwingungen auslösen.

Es gibt im Stand der Technik mehrere Ansatzpunkte, wie eine Geräuschentwicklung nach außen hin verhindert werden kann. Ein erster Ansatzpunkt liegt in einer Verbesserung der Befestigung der schallemittierenden Bauteile an der Platine. Durch die Notwendigkeit der Bereitstellung elektrischer Kon- takte können diese jedoch nicht immer wirksam abgekoppelt werden. Die Schallfrequenzen in den Steuersignalen, die den elektronischen Bauteilen zugeführt werden, können so gewählt werden, dass die mechanischen Schwingungen entsprechende Frequenzen zeigen, die nicht im hörbaren Bereich Schall erzeugen. Schließlich kann auch das Erzeugen von Schall zu- nächst in Kauf genommen werden und in einem Gehäuse, in dem die Platine untergebracht ist, dann eine Schalldämmungsmaßnahme erfolgen, beispielsweise durch Verwendung elastischer Vergussmassen, Dämm- oder Dämpfungsmatten.

Darstellung der Erfindung

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Platine der eingangs genannten Art derart weiter zu entwickeln, dass Schall wirksam unterdrückt wird.

Erfindungsgemäß wird in der Platine zumindest ein Schlitz bereitgestellt. Der Schlitz dient zum Verhindern einer Ausbreitung von durch das elektronische Bauteil ausgelösten Schwingungen über die Platine. Dies ist so zu verstehen, dass das elektrische Bauteil zunächst zwar in seinem unmittelbaren Einflussbereich Schwingungen auslösen kann, dass sich diese Schwingungen jedoch nur bis zu dem-Schlitz hin an der Seite des Schlitzes, an der das elek- tronische Bauteil angeordnet ist, ausbreiten und nicht über den Schlitz hinaus, also auf der Seite des Schlitzes, an der das elektronische Bauteil nicht angeordnet ist. Da eine Platine üblicherweise eine flache Oberfläche aufweist, auf der die (Kupfer-)Leiterbahnen ausgebildet sind, bewirkt der Schlitz eine Unterbrechung in der flachen Oberfläche, so dass Oberflächenwellen und transversale Schwingungen der Platine über den Schlitz hinweg unterdrückt werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind zwei Schlitze vorgesehen, und zwar an entgegengesetzten Seiten des elektronischen Bauteils. Die Schallausbreitung wird somit in zwei Richtungen unterbrochen. Selbstverständlich kann auch an einer dritten Seite des elektronischen Bauteils nochmals ein Schlitz vorgesehen sein. Die Schlitze können das elektronische Bauteil deswegen nicht vollständig umgeben, weil die Leiterbahnen an ir- gendeiner Stelle nach außen geführt werden müssen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform verläuft zumindest einer der Schlitze parallel zu einer Seitenwand des elektronischen Bauteils. Es sei ausdrücklich darauf^* hingewiesen, dass dieses Merkmal nicht bedingt, dass die Seiten- wand des elektronischen Bauteils geradlinig ist. Ist die Seitenwand gekrümmt, so ist der Schlitz parallel dazu gekrümmt. Das Merkmal "parallel" beinhaltet lediglich, dass die jeweils kürzeste Verbindungslinie zwischen Seitenwand und Schlitz jeweils senkrecht auf den Tangenten an der Kontur der Seitenwand bzw. des Schlitzes steht. Die bevorzugte Ausführungsform, dass ein Schlitz parallel an der Seitenwand des elektronischen Bauteils verläuft, ist insbesondere dann besonders vorteilhaft, wenn das elektronische Bauteil im Bereich der Seitenwand, d. h. mit einem Ende, an den Leiterbahnen angeschlossen ist. Über den elektrischen Anschluss des elektronischen Bauteils an den Leiterbahnen, der mit einer mechanischen Verbindung einhergeht, erfolgt üblicherweise die mechanische Einkopplung der Schwingungen. Verläuft der Schlitz parallel zur Seitenwand des elektronischen Bauteils, so ist der Schlitz so angeordnet, dass jeweils ungefähr dieselbe Phase der Schwingung, die durch das elektronische Bauteil ausgelöst wird, zum Schlitz gelangt, und zwar über die gesamte Länge. Dadurch wird die Schwingung besonders effizient unterdrückt.

Ein Beispiel für die Form eines elektronischen Bauteils (z. B. eines typischen oberflächenmontierten Keramikkondensators) ist ein Bauteil mit einer recht- eckigen Grundfläche, also mit zwei langen und zwei kurzen Seitenwänden. Der Schlitz kann parallel zur kurzen Seitenwand oder zur langen Seitenwand verlaufen (und ist dann naturgemäß geradlinig).

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist zumindest einer der Schlitze, der parallel zu einer Seitenwand des elektronischen Bauteils verläuft, länger als die Seitenwand. Der Schlitz ragt somit an zumindest einer Seite, bevorzugt an beiden Seiten, über die Breite der Seitenwand hinaus. Sinnvoll sind (bei einem Schlitz, der 50 μm bis 2 mm breit ist) Werte von bis zu 1 mm oder darüber hinaus bis zu 2 mm, um die der Schlitz länger als die Seitenwand ist.

Neben dem bereits erwähnten oberflächenmontierten Keramikkondensator kann das elektronische Bauteil eine (Ferrit-)Magnetspule sein. Die Erfindung findet Anwendung an sämtlichen elektronischen Bauteilen, die im Betrieb, also wenn sie Stromdurchflossen sind oder wenn eine Spannung anliegt, Schwingungen auslösen und auf die Platine übertragen könnten. Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung beschrieben, in der:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Platine mit einem elektronischen Bauteil gemäß dem Stande der Technik veranschaulicht, und

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Platine mit einem elektronischen Bauteil gemäß einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.

Bevorzugte Ausführung der Erfindung

Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf eine Platine gemäß dem Stand der Technik. Eine Platine ist eine Kunststoffplatte, auf der elektrische Leiterbahnen aus Kupfer ausgebildet sind. Zur symbolischen Darstellung der Plattenform ist die Platine als Ganzes durch ein Rechteck gekennzeichnet und mit 10 bezeichnet. Dargestellt sind beispielhaft zwei Leiterbahnen 12, wobei deren Größe nicht maßstäblich im Verhältnis zur Platine 10 dargestellt ist. Durch die Punk- tierung am rechten Ende der Leiterbahnen 12 in der Darstellung gemäß Fig. 1 soll angedeutet sein, dass die Leiterbahnen auf beliebige Weise auf der Platine fortgesetzt sein können. Von Interesse ist der Kontaktbereich der Leiterbahn 12, an dem zwei Keramikkondensatoren 14 angeschlossen sind. Naturgemäß sind die Keramikkondensatoren 14 ebenfalls in der Draufsicht gezeigt. Sie haben einen rechteckigen Grundriss und sind mit Kontaktbereichen 16 jeweils an einer der Leiterbahnen 12 angeschlossen.

Im Betrieb der Keramikkondensatoren 14 wirkt der Piezoeffekt, d. h. die Keramikkondensatoren 14 verkürzen und verlängern sich, zum Beispiel perio- disch. Die Bewegung ist durch die Pfeile 18 angedeutet, die deswegen gekrümmt sind, weil sich die Keramikkondensatoren 14 auch in Richtung senkrecht zur Papierebene der Fig. 1 ausdehnen. Über die Kontaktbereiche 16 übertragen die Keramikkondensatoren 14 diese Schwingungen auf die ge- samte Platine 10, was durch die Pfeile 20 veranschaulicht ist. An keiner Stelle wird die Ausbreitung der Schwingungen, die durch die Pfeile 20 veranschaulicht sind, behindert. Die gesamte Platine 10 kommt ins Schwingen und strahlt Schall ab, und störende Geräusche sind die Folge.

Fig. 2 zeigt nun eine erfindungsgemäße Platine 10' in der Draufsicht in einer zur Fig. 1 analogen Darstellung. Erfindungsgemäß sind zwei Schlitze 22 in der Platine 10' vorgesehen, z. B. eingefräst. Jeder Schlitz 22 verläuft parallel zur kurzen Seitenwand der Keramikkondensatoren 14, welche ja eine rechteckige Grundfläche aufweisen. Die Schlitze 22 laufen insbesondere parallel zu den Kontaktbereichen 16. Die Schlitze sind an beiden Seiten der Kondensatoren etwas verlängert. Die Schlitze 22 enden nicht in der Verlängerung der in Fig. 2 linken langen Seitenwand des links gezeigten Keramikkondensators 14, sondern erstrecken sich noch etwas weiter, den übrigen Verlauf verlängert nach links in die Platine 10' hinein. Die Schlitze enden auch nicht in der Verlängerung der in der Fig. 2 rechten langen Seitenwand des rechts dargestellten Keramikkondensators 14, sondern ragen nach rechts in Verlängerung ihrer übrigen Erstreckung darüber hinaus. Die Schlitze 22 unterbinden eine Ausbreitung von Schwingungen. Auch hier schwingen die Keramikkondensatoren 14, so wie es durch die Pfeile 18 angedeutet ist. Die Schwingungen können sich jedoch allenfalls im Bereich zwischen den Schlitzen 22 auf die Platine übertragen. Sie können sich jedoch nicht über die Schlitze 22 hinweg in den Bereich jenseits der Schlitze 22 (Keramikkondensatoren sind "diesseits") ausbreiten. Eine großflächige Ausbreitung des Schalls wie im Stand der Technik (vergleiche Pfeile 20 in Fig. 1 ) ist durch die Schlitze 22 unterbunden. Dadurch wird wirksam eine Schallabstrahlung verhindert.

!n der dargestellten Form sind die Schlitze 22 auch parallel zu den Leiterbahnen 12. Es wäre zur weiteren Unterdrückung von Schallabstrahlung auch möglich, einen zusätzlichen Schlitz parallel zur in Fig. 2 linken langen Seitenwand des links gezeigten Keramikkondensators 14 auszubilden. Einschränkungen ergeben sich allenfalls aus einer möglichen Instabilität der Platine.

Die Form der Schütze kann nicht in jedem Fall so ideal ausgebildet sein wie bei den dargestellten Schlitzen 22. Insbesondere die Form und der Verlauf von Leiterbahnen kann die Form der Schlitze bestimmen. So ist es nicht immer möglich, dass ein streifenförmiger Kontaktbereich 16 ausgebildet ist, der seinerseits parallei zum Verlauf der Leiterbahn ist und zu dem parallel ein Schütz 22 ausgebildet sein kann. Es ist vielmehr möglich, dass Kontaktbereiche der Keramikkondensatoren mit den Leiterbahnen nicht-rechteckig sind, zum Beispiel wenn die Leiterbahnen ihrerseits nicht streifenförmig sind. Idealerwelse orientiert sich die Platzierung eines Schlitzes daran, wie in der PIa- tine ohne das Vorhandensein des Schlitzes eine Schallausbreitung erfolgen würde, denn die Schlitze sollen ja eine Ausbreitung von durch den Keramikkondensator ausgelösten Schwingungen über die Platine gerade verhindern.

Eine erfindungsgemäße Platine kann eine Vielzahl von Keramikkondensato- ren aufweisen. Nicht immer kann für zwei Keramikkondensatoren gleichzeitig ein Schütz ausgebildet werden. Vielmehr ist es möglich, dass zu jedem Keramikkondensator einzeln in der Platine im Nahbereich des Keramikkondensators Schlitze ausgebildet werden. Naturgemäß können gegebenenfalls mehrere Keramikkondensatoren, wie in Fig. 2 dargestellt, zusammen von Schlitzen umgeben werden.

Claims

Ansprüche

1 . Platine (10¹), auf der zumindest zwei Leiterbahnen (12) angeordnet sind, an denen ein elektronisches Bauteil (14) angeschlossen ist, das im Betrieb Schwingungen (18) auslöst, gekennzeichnet durch zumindest einen in der Platine (10¹) ausgebildeten Schlitz (22) zum

Verhindern einer Ausbreitung von durch das elektronische Bauteil ausgelösten Schwingungen (20) über die Platine.

2. Platine (10') nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch zwei an entgegengesetzten Seiten des elektronischen Bauteils (14) angeordnete Schlitze (22).

3. Platine (10') nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Schlitze (22) parallel zu einer Seitenwand des elektronischen Bauteils (14) verläuft.

4. Platine (10') nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Bauteil eine rechteckige Grundfläche mit zwei langen und zwei kurzen Seitenwänden hat und der zumindest eine Schlitz (22) geradlinig parallel zu den kurzen Seitenwänden verläuft.

5. Platine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Bauteil eine rechteckige Grundfläche mit zwei langen und zwei kurzen Seitenwänden hat und der zumindest eine Schlitz geradlinig parallel zu den langen Seitenwänden verläuft.

6. Platine (10') nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Schlitze (22), der parallel zu einer Seitenwand des elektronischen Bauteils (14) verläuft, länger als die Seitenwand ist.

7. Platine (10') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Bauteil ein oberflächenmontierter Keramikkondensator (14) ist.

8. Platine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Bauteil eine Magnetspule ist.