WO2012113762A1 - Leiterplatte mit hoher stromtragfähigkeit und verfahren zur herstellung einer solchen leiterplatte - Google Patents

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conductor
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Stefan Peck
Jan Keller
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Continental Automotive Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a printed circuit board with high current ⁇ carrying capacity and method for producing such a circuit board, in particular for electrical control devices.
  • electrical control devices especially for the automotive industry
  • high currents are passed through the circuit board.
  • the conductor tracks provided for this purpose are designed to be correspondingly wide and over a plurality of layers or layers of the printed circuit board in order to counteract overheating and thus a high voltage drop in the lines.
  • busbars or power bridges A disadvantage of such printed circuit boards, which are referred to below as busbars or power bridges, is that a large proportion of the printed circuit board surface can not be used for other components and thus this type of printed circuit board becomes very cost-intensive. In some cases it is even impossible to carry the required high current through the PCB.
  • the busbars are previously applied or laminated onto or into the printed circuit board by means of SMD (Surface Mounted Device) or THT (Through-the-Hole-Technology) soldering methods. These busbars must be designed specifically for a board product with defined geometry and reuse for other board products is therefore almost fully ⁇ closed. For new printed circuit board products, therefore, new current bridge layouts must always be developed. This greatly increases the production costs in the case of layout changes, which is also due to the fact that the production must be readjusted with the assembly of the circuit board in such a design change. It is therefore an object of the invention to provide a circuit board with high current carrying capacity, which has busbars that can be flexibly adapted to layout changes of the circuit board.
  • the busbar arrangement of the printed circuit board should continue to be less susceptible to temperature fluctuations and show lower failure rates in the event of vibrations and deformations of the printed circuit board.
  • the circuit board according to the invention comprises a coating applied to the upper surface of the circuit board ⁇ busbar, said busbar is formed by a succession of sheet conductor pieces which are electrically conductively connected to one another.
  • conductor conductor pieces is understood to mean essentially longitudinally and flatly extending, metallic, electrically conductive material portions as easily producible, in particular stampable and embossable conductors, which are produced from conventional conductor materials such as, for example, copper, silver, gold.
  • the design of the busbar as a sequence of Lei ⁇ terblech Divisionen is that high currents can be passed over the circuit board to save space.
  • the layout of the printed circuit board can be flexibly adapted to the room conditions of the other electrical components by this inventive multi-piece design of the busbar in a sequence of Leitererblech consortiumen, whereby Cost savings are made possible due to the easier-to-design current paths.
  • the circuit boards designed in accordance with the invention are less susceptible to temperature fluctuations and exhibit lower failure rates in the event of vibrations and deformations of the printed circuit board.
  • the conductor pieces may be connected to each other by solder joints or by electrically conductive adhesive.
  • the conductor pieces may be connected to each other by solder joints or by electrically conductive adhesive.
  • the conductor pieces have a same geometry. Because the conductor pieces have the same geometry, they can be mass-produced. This considerably reduces the production costs of the current bridges of a printed circuit board according to the invention compared with the previous individual fabrication for a specific printed circuit board layout. In addition, the sequence of the conductor pieces with the same geometry can be very easily and computer-calculated changed in a layout change, so that in the corresponding software only a recurring geometry must be deposited.
  • the conductor pieces have an angled portion at least at one end.
  • the current bridges as sequences of Leitererblech Publishede can also be arranged with multiple changes in direction, for example by 90 °, in a small space.
  • it is advantageous possible with regard to further layout requirements of other components form the busbars as possible to save space and also to shorten other signal and current paths or to make it easier. This can help to reduce the failure rates of printed circuit boards.
  • conductor pieces have at least at one end a rounding.
  • the conductor pieces have a rounding at least at one end and a recess corresponding to the rounding at the other end.
  • Conductor pieces may in other words be articulated to one another.
  • the recess and rounding of the two Porterblech dividede can preferably be designed coordinated so that it would be possible to put this seamless or with an equidistantly designed joint together. Through this seam or joint, the two Portererblechstede can then be electrically connected to each other, for example by means of soldering or gluing.
  • Both the rounding and the recess may be formed, for example, a semicircle.
  • This embodiment of the conductor pieces has the advantage that a particularly good current carrying capacity can be achieved. Furthermore, the arrangement of the conductor pieces to the busbar can also be realized with a large angular bandwidth. This further increases the degree of freedom in the layout design of the printed circuit board according to the invention.
  • the conductor plate pieces can have a notch at least at one end and a tip corresponding to the notch at the other end.
  • the notch and the tip of the two Porterblech dividede may preferably be designed coordinated with each other, that it would be possible to put this seamless or with an equidistant joint together. Through this seam or joint, the two Portererblechstede can then be electrically connected to each other, for example by means of soldering or gluing.
  • the printed circuit board with such a trained busbar can show lower failure rates in vibration and deformation and overall less susceptible to temperature fluctuations.
  • the printed circuit boards with bus bars configured in accordance with the invention can furthermore have a good current carrying capacity.
  • the invention further relates to a method for producing a printed circuit board according to the invention.
  • the circuit board is automatically equipped with the Leitererblech Divisionen in an SMD process.
  • the abbreviation SMD comes from surface mounted devices and means surface mountable components. Such components have no wire connections, but are attached via pads directly on a circuit board, for example, glued and then soldered.
  • no elaborate holes on the circuit board or wiring are necessary in this SMD method, which would be inevitable in a through-mounting (through-the-hole technology, THT or pin-in-hole technology, PIH).
  • the assembly with the conductor pieces can be automated and with high precision.
  • a significantly thinner printed circuit board material can be used, which results in a ⁇ weight loss before ⁇ geous way.
  • a circuit board according to the invention can therefore be manufactured significantly cheaper.
  • the automated assembly of the printed circuit board with the conductor pieces by means of SMD processes can not only produce a faster and cheaper product. production, but also a particularly good manufacturing quality can be achieved.
  • the manufacturing quality can also be increased by a possible automatic optical inspection (AOI).
  • AOI automatic optical inspection
  • the SMD technology is also advantageous because it allows a small component spacing and optimal miniaturization and thus the signal and current paths can be shortened. This enables, where appropriate, improving high frequency characteristics and smaller ohmic losses and reduces the error rate and failure rate of Lei ⁇ terplatte. Furthermore, printed circuit boards can be equipped with components on both sides in the SMD process.
  • a further embodiment of the method according to the invention can be connected by means of a reflow soldering step and / or by means of an adhesive bonding step with an electrically conductive adhesive mechanically and electrically conductive with each other and / or with conductor tracks of the circuit board.
  • the connection of the conductor pieces preferably takes place by means of soldering.
  • the reflow soldering also known as reflow soldering, offers the advantage that components can be placed on the printed circuit board with a relatively simple assembly process, for example a simple pick & place, and then soldered together in a batch process in an oven. During the reflow, a self-drainage effect can also be exploited.
  • small positioning errors in the SMD component assembly during reflow soldering can be corrected automatically by the surface tension of the liquid solder.
  • the invention further relates to the use of a printed circuit board according to the invention, as described above in various embodiments, in an electrical Control, in power electronics, in particular in on-board network controllers, fuse boxes, HEV (hybrid electric vehicle) r and in non-automotive high current applications.
  • the invention also encompasses an electrical control, high-current electronics or high-current application comprising one or more printed circuit boards according to the invention.
  • the electric control may be a transmission or engine control of a motor vehicle.
  • the invention also includes an electrical transmission or motor control comprising one or more printed circuit boards according to the invention.
  • the invention further relates to a motor vehicle comprising at least one electrical control according to the invention or at least one printed circuit board according to the invention.
  • a motor vehicle comprising at least one electrical control according to the invention or at least one printed circuit board according to the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic plan view of a conductor ⁇ blech Publisheds for a printed circuit board according to the invention
  • 2a-2b a schematic plan view and a schematic ⁇ palatine side view of a Lei ⁇ terplatte according to the invention
  • Fig. 3a-3d a schematic plan view of Porterblech ⁇ pieces with four different geometries for a circuit board according to the invention.
  • a conductor sheet metal piece 14 for a printed circuit board 11 according to the invention is provided ⁇ in a schematic plan view.
  • Theêtblech Georgia 14 has an angled portion at an angle X °.
  • This angle X ° may be, for example, 45 °, but is not limited thereto.
  • the bending of the printed conductor piece 14 in the production of a conductor rail 13 from a plurality of such conductor pieces 14, desired direction changes can be achieved, which are required for example by a predetermined layout of circuits and / or the arrangement of the other components on the circuit board 11.
  • FIG. 2 a shows a schematic plan view of a printed circuit board 11 according to the invention with a bus bar 13.
  • the bus bar 13 is composed of a plurality of conductor plate pieces 14 with an angled section, as shown in FIG. 1.
  • the conductor pieces 14 used in this embodiment have the same geometry.
  • the Leiterblech Publishede 14 can be manufactured in a mass production. This considerably reduces the production costs of the conductor rails 13 of a printed circuit board 11 according to the invention compared with the previous individual assembly for a specific one
  • FIG. 2 b shows a schematic side view of a printed circuit board 11 according to the invention with a bus bar 13 which is arranged on the surface 12 of the printed circuit board 11.
  • the busbar 13 is formed as a sequence of a plurality of autismblech sequentialen 14, wherein by way of example and to simplify the illustration, only three Porterblech dividede 14 are shown. Not shown is the solder and / or adhesive connection of the conductor pieces 14 for mechanical and electrical connection.
  • the soldering or splices between theêtblech Partnersen 14 of the busbar 13 may, for example, work in the manner of a Deh ⁇ fissure and so contribute to ⁇ advantageously that the circuit board 11 is less prone to temperature variations and lower failure rates even with vibration and deformation of the circuit board shows.
  • conductor pieces 14 are shown in a schematic plan view with four different geometries.
  • FIG. 3a shows a conductor piece 14 with two roundings at opposite ends.
  • FIG. 3b shows a conductor piece 14 which has a rounded portion 18 at one end and a recess 19 which corresponds to the rounding 18 at the other end.
  • a conductor piece 14 with the end at which the rounding 18 is arranged can be attached to one end with the recess 19 of a second conductor piece 14 thus configured.
  • Such Leitererblech Publishede 14 may for example be arranged articulated to each other.
  • Both the rounding 18 and the recess 19 is formed semicircle in this embodiment.
  • This embodiment of the conductor pieces 14 has the advantage that a particularly good current carrying capacity can be achieved.
  • an arrangement of the conductor pieces 14 to a busbar 13 also as a sequence with realize a large angular bandwidth.
  • FIG. 3c shows a printed circuit board piece 14 which has a notch 16 at one end and a tip 17 corresponding to the notch 16 at the other end.
  • a conductor piece of sheet metal to which the tip 17 is arranged with the end 14 can attach to the end with the notch 16 of the same second conductor configured piece of sheet metal fourteenth
  • the two Portererblech Publishede 14 can then be electrically connected to each other, for example by means of soldering or gluing.
  • the printed circuit board 11 with a bus bar 13 designed in this way can show lower failure rates with vibrations and deformations and can be less susceptible to temperature fluctuations overall.
  • Busbars 13 may continue to have good current-carrying capacity
  • FIG. 3c shows a conductor piece 14 which has an angled portion at two opposite ends, so that a trapezoidal shape results in the embodiment shown.
  • desired direction changes can be achieved in the production of a conductor rail 13 from a plurality of such conductor pieces 14.
  • a printed circuit board with high current carrying capacity which has at least one bus bar, which is formed from a sequence of conductor ⁇ sheet metal pieces, wherein the Portererblech Foundatione are electrically connected to each other and can be flexibly adapted to layout changes of the circuit board.
  • the PCB with the inventive busbar arrangement is further less susceptible to temperature fluctuations and shows during vibrations and deformations less from ⁇ failure rate.
  • a method for producing such an improved circuit board with a high current carrying capacity will be ⁇ riding provided which is integrable for printed circuit boards in the automated primarily herstel ⁇ averaging method and can be easily adjusted even when the layout changes.

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  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
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  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leiterplatte (11) eine auf der Oberfläche (12) der Leiterplatte (11) aufgebrachte Stromschiene (13), wobei die Stromschiene (13) durch eine Abfolge von Leiterblechstücken (14) ausgebildet ist, welche elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Leiterplatte (11), deren Verwendung in elektrischen Steuerungen, Starkstromelektroniken und nicht-automobilen Hochstromanwendungen sowie elektrische Steuerungen umfassend mindestens eine erfindungsgemäße Leiterplatte.

Description

Beschreibung
Leiterplatte mit hoher Stromtragfähigkeit und Verfahren zur Herstellung einer solchen Leiterplatte
Die Erfindung betrifft eine Leiterplatte mit hoher Strom¬ tragfähigkeit und Verfahren zur Herstellung einer solchen Leiterplatte, insbesondere für elektrische Steuergeräte. In modernen elektrischen Steuergeräten, insbesondere für die Automobilindustrie, kommt es zunehmend häufig vor, dass hohe Ströme über die Leiterplatte geleitet werden. Üblicherweise werden die dazu vorgesehenen Leiterbahnen entsprechend breit und über mehrere Schichten beziehungsweise Lagen der Leiterplatte ausgelegt, um einer Überhitzung und damit einem hohen Spannungsabfall in den Leitungen entgegen zu wirken.
Nachteilig bei einer derartig mit breiten Leiterbahnen, welche im Folgenden als Stromschienen oder Strombrücken bezeichnet werden, bestückten Leiterplatte ist, dass ein großer Anteil der Leiterplattenfläche nicht für andere Bauteile genutzt werden kann und damit diese Art der Leiterplatten sehr kostenintensiv wird. In manchen Fällen ist es sogar unmöglich, den benötigten hohen Strom über die Leiterplatte zu führen.
Die Stromschienen werden bisher auf bzw. in die Leiterplatte mittels SMD ( Surface Mounted Device ) oder THT ( Through-the-hole- Technology) Lötverfahren aufgebracht oder auflaminiert . Diese Stromschienen müssen speziell für ein Leiterplattenprodukt mit definierter Geometrie entworfen werden und eine Wiederverwendung für andere Leiterplattenprodukte ist daher nahezu ausge¬ schlossen. Für neue Leiterplattenprodukte müssen somit stets neue Strombrücken-Layouts entwickelt werden. Dadurch erhöhen sich die Produktionskosten im Falle von Layout-Änderungen stark, was auch darauf beruht, dass die Fertigung mit der Bestückung der Leiterplatte bei einer solchen Design-Änderung neu angepasst werden muss. Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Leiterplatte mit hoher Stromtragfähigkeit zu schaffen, welche Stromschienen aufweist, die flexibel an Layout-Änderungen der Leiterplatte angepasst werden können. Die Stromschienenanordnung der Lei- terplatte soll weiterhin weniger anfällig für Temperaturschwankungen sein und bei Vibrationen und Verformungen der Leiterplatte geringere Ausfallraten zeigen. Außerdem ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer verbesserten Leiterplatte mit hoher Stromtragfähigkeit anzu- geben, das in das vornehmlich automatisierte Herstellungs¬ verfahren für Leiterplatten integrierbar ist und auch bei Layout-Änderungen leicht angepasst werden kann.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 6. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Leiterplatte umfasst eine auf der Ober¬ fläche der Leiterplatte aufgebrachte Stromschiene, wobei die Stromschiene durch eine Abfolge von Leiterblechstücken ausgebildet ist, welche elektrisch leitend miteinander verbunden sind .
Unter dem Begriff Leiterblechstücke werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung im Wesentlichen längs- und flächig erstreckte, metallische, elektrisch leitende Materialabschnitte als einfach herstellbare, insbesondere stanz- und prägbare Leiter verstanden, die aus üblichen Leitermaterialien wie beispielsweise Kupfer, Silber, Gold hergestellt sind.
Durch die Ausbildung der Stromschiene als Abfolge von Lei¬ terblechstücken wird ermöglicht, dass hohe Ströme flächensparend über die Leiterplatte geleitet werden können. Zudem kann durch diese erfindungsgemäße mehrstückige Ausbildung der Stromschiene in einer Abfolge von Leiterblechstücken das Layout der Leiterplatte flexibel an die Raumbedingungen der übrigen elektrischen Bauelemente angepasst ausgestaltet sein, wodurch Kosteneinsparungen aufgrund der einfacher zu gestaltenden Strompfade ermöglicht werden. Darüber hinaus sind die derart erfindungsgemäß ausgestalteten Leiterplatten weniger anfällig für Temperaturschwankungen und zeigen bei Vibrationen und Verformungen der Leiterplatte geringere Ausfallraten.
Erfindungsgemäß sind die Leiterblechstücke elektrisch leitend miteinander verbunden. Beispielsweise können die Leiterblechstücke durch Lötstellen oder durch elektrisch leitenden Klebstoff miteinander verbunden sein. Bevorzugt sind die
Leiterblechstücke durch Lötstellen verbunden. Dies kann in einem automatisierbaren Verfahren integriert in das Herstellungsverfahren der Leiterplatte Kosten sparend erfolgen. Die Löt- oder Klebestellen zwischen den Leiterblechstücken der Stromschiene können beispielsweise in der Art einer Dehnungsfuge funktio¬ nieren und so vorteilhafterweise dazu beitragen, dass die Leiterplatte insgesamt weniger anfällig für Temperatur¬ schwankungen ist und die Leiterplatte auch bei Vibrationen und Verformungen geringere Ausfallraten zeigt.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weisen die Leiterblechstücke eine gleiche Geometrie auf. Dadurch, dass die Leiterblechstücke eine gleiche Geometrie aufweisen, können sie in einer Massenproduktion gefertigt werden. Dies reduziert die Herstellungskosten der Strombrücken einer erfindungsgemäßen Leiterplatte erheblich gegenüber der bisherigen Einzelkon- fektionierung für ein bestimmtes Leiterplatten-Layout. Die Abfolge der Leiterblechstücke mit gleicher Geometrie kann darüber hinaus bei einer Layout-Änderung sehr einfach und computerberechnet geändert werden, so dass in der entsprechenden Software nur eine wiederkehrende Geometrie hinterlegt werden muss .
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Leiterblechstücke mindestens an einem Ende eine Abwinklung aufweisen. Damit können die Strombrücken als Abfolgen der Leiterblechstücke auch mit mehreren Richtungsänderungen, beispielsweise um 90°, auf kleinem Raum angeordnet sein. Hierdurch ist es vorteilhafterweise möglich im Hinblick auf weitere Layout-Erfordernisse anderer Bauteile die Stromschienen möglichst flächensparend auszubilden und zudem weitere Signal- und Strompfade zu verkürzen oder einfacher zu gestalten. Dies kann dazu beitragen die Ausfallraten der Leiterplatten zu senken.
Weiterhin ist nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass Leiterblechstücke mindestens an einem Ende eine Abrundung aufweisen.
Im Rahmen einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Leiterblechstücke mindestens an einem Ende eine Abrundung und an dem anderen Ende eine zur Abrundung korrespondierende Ausnehmung aufweisen. Erfindungsgemäß be- deutet dies, dass sich ein Leiterblechstück mit dem Ende an dem die Abrundung angeordnet ist, an das Ende mit der Ausnehmung eines zweiten Leiterblechstücks anfügen lässt. Leiterblechstücke können mit anderen Worten gelenkartig zueinander angeordnet sein. Die Ausnehmung und Abrundung der beiden Leiterblechstücke können bevorzugt derart aufeinander abgestimmt ausgebildet sein, dass es möglich wäre diese nahtlos oder mit einer äquidistant ausgestalteten Fuge aneinander zu setzen. Durch diese Naht oder Fuge können die beiden Leiterblechstücke dann beispielsweise mittels Löten oder Kleben elektrisch leitend miteinander verbunden werden. Sowohl die Abrundung als auch die Ausnehmung kann beispielsweise halbkreisartig ausgebildet sein. Diese Aus führungs form der Leiterblechstücke hat den Vorteil, dass eine besonders gute Stromtragfähigkeit erzielt werden kann. Weiterhin lässt sich die Anordnung der Leiterblechstücke zur Stromschiene zudem mit einer großen Winkelbandbreite realisieren. Dies erhöht weiterhin den Freiheitsgrad in der Layoutgestaltung der erfindungsgemäßen Leiterplatte.
In einer anderen bevorzugten Ausgestaltung können die Lei- terblechstücke mindestens an einem Ende eine Einkerbung und an dem anderen Ende eine zur Einkerbung korrespondierende Spitze aufweisen. Erfindungsgemäß bedeutet dies, dass sich ein Lei¬ terblechstück mit dem Ende an dem die Spitze angeordnet ist, an das Ende mit der Einkerbung eines zweiten Leiterblechstücks anfügen lässt. Die Einkerbung und die Spitze der beiden Leiterblechstücke können bevorzugt derart aufeinander abgestimmt ausgebildet sein, dass es möglich wäre diese nahtlos oder mit einer äquidistant ausgebildeten Fuge aneinander zu setzen. Durch diese Naht oder Fuge können die beiden Leiterblechstücke dann beispielsweise mittels Löten oder Kleben elektrisch leitend miteinander verbunden werden. Die Leiterplatte mit einer solchermaßen ausgebildeten Stromschiene kann bei Vibrationen und Verformungen geringere Ausfallraten zeigen und insgesamt weniger anfällig für Temperaturschwankungen sein. Die Leiterplatten mit derart erfindungsgemäß ausgestalteten Stromschienen können weiterhin eine gute Stromtragfähigkeit aufweisen Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Leiterplatte. In dem erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, dass die Leiterplatte automatisiert in einem SMD-Verfahren mit den Leiterblechstücken bestückt wird. Die Abkürzung SMD kommt von Surface Mounted Devices und bedeutet Oberflächen-montierbare Bauteile. Solche Bauteile haben keine Drahtanschlüsse, sondern werden über Anschlussflächen direkt auf einer Leiterplatte befestigt, beispielsweise festgeklebt und anschließend verlötet. Vorteilhafterweise sind bei diesem SMD-Verfahren daher keine aufwendigen Bohrungen auf der Leiterplatte oder Bedrahtungen notwendig, die bei einer Durchsteckmontage ( Through-the-hole-Technology, THT oder auch Pin-in-hole-Technology, PIH) unvermeidlich wären. Die Bestückung mit den Leiterblechstücken kann automatisiert und mit hoher Präzision erfolgen. Zudem kann durch die Vermeidung von Anschlussdrähten und zugehörigen Bohrungen ein deutlich dünneres Leiterplattenmaterial verwendet werden, wodurch sich vor¬ teilhafterweise eine Gewichtsreduktion ergibt. Eine erfin- dungsgemäße Leiterplatte kann daher deutlich kostengünstiger gefertigt werden. Weiterhin kann durch die automatisierte Bestückung der Leiterplatte mit den Leiterblechstücken durch SMD-Verfahren nicht nur eine schnellere und günstigere Pro- duktion, sondern auch eine besonders gute Fertigungsqualität erzielt werden. Die Fertigungsqualität kann zudem durch eine mögliche automatische optische Inspektion (AOI ) gesteigert werden. Insgesamt ist es damit problemlos möglich, die Bestückung der Leiterplatte mit der aus Leiterblechstücken zusammenge¬ setzten Stromschiene und die Bestückung der Leiterplatte mit weiteren Bauteilen eines gewünschten Layouts in einem Prozess zu integrieren und gegebenenfalls in einem Verfahrensschritt durchzuführen .
Die SMD Technologie ist weiterhin vorteilhaft, da sie einen geringen Bauteilabstand und eine optimale Miniaturisierung ermöglicht und somit die Signal- und Strompfade verkürzt werden können. Dies ermöglicht gegebenenfalls die Verbesserung von Hochfrequenzeigenschaften und kleinere ohmsche Verluste und verringert die Fehleranfälligkeit und Ausfallrate der Lei¬ terplatte. Weiterhin können im SMD-Verfahren Leiterplatten beidseitig mit Bauteilen bestückt werden.
In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann mittels eines Reflow-Lötschrittes und/oder mittels eines Klebeschrittes mit einem elektrisch leitenden Kleber mechanisch und elektrisch leitend miteinander und/oder mit Leiterbahnen der Leiterplatte verbunden werden. Bevorzugt erfolgt die Verbindung der Leiterblechstücke mittels Löten. Das Wiederaufschmel zlöten, auch unter Reflow-Löten bekannt, bietet den Vorteil, dass mit relativ einfachem Bestückungs-Verfahren, beispielsweise einem einfachem Pick & Place, Bauteile auf der Leiterplatte platziert und anschließend in einem Batch-Prozess gemeinsam in einem Ofen gelötet werden können. Während des Reflows kann außerdem ein Selbst ustageeffekt ausgenutzt werden. Vorteilhafterweise können daher beispielsweise kleine Positionierungsfehler bei der SMD-Bauteilbestückung beim Reflow-Löten automatisch durch die Oberflächenspannung des flüssigen Lots korrigiert werden.
Die Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung einer erfindungsgemäßen Leiterplatte, wie sie vorstehend in verschiedenen Ausgestaltungen beschrieben wurde, in einer elektrischen Steuerung, in Starkstromelektroniken, insbesondere in Bordnetzsteuerungen, Sicherungskästen, HEV (hybrid electric vehicle) r und in nicht-automobilen Hochstromanwendungen. Die Erfindung umfasst mit anderen Worten auch eine elektrische Steuerung, Starkstromelektronik oder Hochstromanwendung enthaltend eine oder mehrere erfindungsgemäße Leiterplatten. Durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Leiterplatten, werden auch die damit gefertigten Komponenten, Geräte und Bauteile weniger anfällig für Temperaturschwankungen und zeigen auch bei Vibrationen, beispielsweise Motorvibrationen, und Verformungen der Leiterplatte geringere Ausfallraten.
In einer bevorzugten Aus führungs form kann die elektrische Steuerung eine Getriebe- oder Motorsteuerung eines Kraftfahrzeugs sein. Die Erfindung umfasst mit anderen Worten auch eine elektrische Getriebe- oder Motorsteuerung enthaltend eine oder mehrere erfindungsgemäße Leiterplatten. Hinsichtlich der Vorteile wird hiermit im Weiteren explizit auf die Ausführungen zur erfindungsgemäßen Leiterplatte in ihren möglichen Ausgestaltungen und auf das erfindungsgemäße Verfahren verwiesen.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Kraftfahrzeug, umfassend mindestens eine erfindungsgemäße elektrische Steuerung oder mindestens eine erfindungsgemäße Leiterplatte. Hinsichtlich der Vorteile wird hiermit im Weiteren explizit auf die Ausführungen zur erfindungsgemäßen Leiterplatte in ihren möglichen Ausgestaltungen und auf das erfindungsgemäße Verfahren verwiesen.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die an¬ liegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert ohne hierauf beschränkt zu sein.
Es zeigen:
Fig. 1: eine schematische Draufsicht eines Leiter¬ blechstücks für eine erfindungsgemäße Leiterplatte; Fig. 2a-2b: eine schematische Draufsicht und eine schema¬ tische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Lei¬ terplatte; und Fig. 3a-3d: eine schematische Draufsicht von Leiterblech¬ stücken mit vier verschiedenen Geometrien für eine erfindungsgemäße Leiterplatte.
In Fig. 1 ist in einer schematischen Draufsicht ein Leiter- blechstück 14 für eine erfindungsgemäße Leiterplatte 11 dar¬ gestellt. Das Leiterblechstück 14 weist eine Abwinklung um einen Winkel X° auf. Dieser Winkel X° kann beispielsweise 45°betragen, ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Vorteilhafterweise können durch die Abwinklung des Leiterblechstücks 14 in der Herstellung einer Stromschiene 13 aus mehreren solcher Leiterblechstücke 14, gewünschte Richtungsänderungen erzielt werden, die beispielsweise durch ein vorgegebenes Layout von Schaltungen und/oder der Anordnung der weiteren Bauteile auf der Leiterplatte 11 erforderlich sind. Hierdurch ist es also vorteilhafterweise möglich im Hinblick auf weitere Layout-Erfordernisse anderer Bauteile die Stromschienen 13 möglichst flächensparend aus¬ zubilden und zudem Signal- und Strompfade zu verkürzen oder einfacher zu gestalten. Dies kann dazu beitragen die Ausfallraten der Leiterplatten 11 zu senken.
Fig. 2a zeigt in einer schematischen Draufsicht eine erfindungsgemäße Leiterplatte 11 mit einer Stromschiene 13. Die Stromschiene 13 ist aus mehreren Leiterblechstücken 14 mit einer Abwinklung, wie in Fig. 1 dargestellt, zusammengesetzt. Die eingesetzten Leiterblechstücke 14 weisen in dieser Ausführungsform eine gleiche Geometrie auf. Vorteilhafterweise können die Leiterblechstücke 14 in einer Massenproduktion gefertigt werden. Dies reduziert die Herstellungskosten der Stromschienen 13 einer erfindungsgemäßen Leiterplatte 11 erheblich gegenüber der bisherigen Einzelkonfektionierung für ein bestimmtes
Leiterplatten-Layout. Die Abfolge der Leiterblechstücke 14 mit gleicher Geometrie kann darüber hinaus bei einer Layout-Änderung sehr einfach und computerberechnet geändert werden, so dass in der entsprechenden Software nur eine wiederkehrende Geometrie hinterlegt werden muss.
Die Fig. 2b zeigt in einer schematischen Seitenansicht eine erfindungsgemäße Leiterplatte 11 mit einer Stromschiene 13, die auf der Oberfläche 12 der Leiterplatte 11 angeordnet ist. Die Stromschiene 13 ist als Abfolge von mehreren Leiterblechstücken 14 ausgebildet, wobei exemplarisch und zur Vereinfachung der Darstellung nur drei Leiterblechstücke 14 gezeigt sind. Nicht dargestellt ist die Löt und/oder Klebeverbindung der Leiterblechstücke 14 zur mechanischen und elektrischen Verbindung . Die Löt- oder Klebestellen zwischen den Leiterblechstücken 14 der Stromschiene 13 können beispielsweise in der Art einer Deh¬ nungsfuge funktionieren und so vorteilhafterweise dazu bei¬ tragen, dass die Leiterplatte 11 insgesamt weniger anfällig für Temperaturschwankungen ist und auch bei Vibrationen und Verformungen der Leiterplatte geringere Ausfallraten zeigt.
In den Fig. 3a bis 3d werden Leiterblechstücke 14 in einer schematischen Draufsicht mit vier verschiedenen Geometrien gezeigt .
Die Fig. 3a zeigt ein Leiterblechstück 14 mit zwei Abrundungen an gegenüberliegenden Enden.
Die Fig. 3b zeigt ein Leiterblechstück 14, welches an einem Ende eine Abrundung 18 und an dem anderen Ende eine zur Abrundung 18 korrespondierende Ausnehmung 19 aufweist. Dies bedeutet, dass sich ein Leiterblechstück 14 mit dem Ende an dem die Abrundung 18 angeordnet ist, an ein Ende mit der Ausnehmung 19 eines zweiten solchermaßen ausgestalteten Leiterblechstücks 14 anfügen lässt. Solche Leiterblechstücke 14 können beispielsweise gelenkartig zueinander angeordnet sein. Sowohl die Abrundung 18 als auch die Ausnehmung 19 ist in dieser Ausgestaltung halbkreisartig ausgebildet. Diese Ausführungsform der Leiterblechstücke 14 hat den Vorteil, dass eine besonders gute Stromtragfähigkeit erzielt werden kann. Weiterhin lässt sich eine Anordnung der Leiterblechstücke 14 zu einer Stromschiene 13 zudem als Abfolge mit einer großen Winkelbandbreite realisieren. Dies erhöht weiterhin den Freiheitsgrad in der Layoutgestaltung einer erfindungs- gemäßen Leiterplatte 11. Die Fig. 3c zeigt ein Leiterblechstück 14, welches an einem Ende eine Einkerbung 16 und an dem anderen Ende eine zur Einkerbung 16 korrespondierende Spitze 17 aufweist. Erfindungsgemäß be¬ deutet dies, dass sich ein Leiterblechstück 14 mit dem Ende an dem die Spitze 17 angeordnet ist, an das Ende mit der Einkerbung 16 eines gleich ausgestalteten zweiten Leiterblechstücks 14 anfügen lässt. Die beiden Leiterblechstücke 14 können dann beispielsweise mittels Löten oder Kleben elektrisch leitend miteinander verbunden werden. Die Leiterplatte 11 mit einer solchermaßen ausgebildeten Stromschiene 13 kann bei Vibrationen und Verformungen geringere Ausfallraten zeigen und insgesamt weniger anfällig für Temperaturschwankungen sein. Die Leiterplatten 11 mit derart erfindungsgemäß ausgestalteten
Stromschienen 13 können weiterhin eine gute Stromtragfähigkeit aufweisen
Die Fig. 3c zeigt ein Leiterblechstück 14, welches an zwei einander gegenüberliegenden Enden eine Abwinklung aufweist, so dass sich in der gezeigten Ausgestaltung eine Trapezform ergibt. Vorteilhafterweise können durch die Abwinklungen des Leiter- blechstücks 14 und dessen trapezartige Form, können in der Herstellung einer Stromschiene 13 aus mehreren solcher Leiterblechstücke 14, gewünschte Richtungsänderungen erzielt werden. Hierdurch ist es vorteilhafterweise möglich im Hinblick auf weitere Layout-Erfordernisse anderer Bauteile die Strom- schienen 13 möglichst flächensparend auszubilden und zudem
Signal- und Strompfade zu verkürzen oder einfacher zu gestalten. Dies kann dazu beitragen die Ausfallraten der Leiterplatten 11 zu senken.
Zusammenfassend wird erfindungsgemäß eine Leiterplatte mit hohe Stromtragfähigkeit bereitgestellt, welche mindestens eine Stromschiene aufweist, die aus einer Abfolge von Leiter¬ blechstücken ausgebildet ist, wobei die Leiterblechstücke elektrisch leitend miteinander verbunden sind und flexibel an Layout-Änderungen der Leiterplatte angepasst werden können. Die Leiterplatte mit der erfindungsgemäßen Stromschienenanordnung ist weiterhin weniger anfällig für Temperaturschwankungen und zeigt bei Vibrationen und Verformungen eine geringere Aus¬ fallrate. Zudem wird ein Verfahren zur Herstellung einer derart verbesserten Leiterplatte mit hoher Stromtragfähigkeit be¬ reitgestellt, das in das vornehmlich automatisierte Herstel¬ lungsverfahren für Leiterplatten integrierbar ist und auch bei Layout-Änderungen leicht angepasst werden kann.

Claims

Patentansprüche
1. Leiterplatte (11) umfassend
mindestens eine auf der Oberfläche (12) der Leiterplatte (11) aufgebrachte Stromschiene (13),
dadurch gekennzeichnet, dass
die Stromschiene (13) durch eine Abfolge von Leiter¬ blechstücken (14) ausgebildet ist, welche elektrisch leitend miteinander verbunden sind.
2. Leiterplatte (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterblechstücke (14) eine gleiche Geometrie auf¬ weisen.
3. Leiterplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterblechstücke (14) mindestens an einem Ende eine Abwinklung aufweisen.
4. Leiterplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterblechstücke (14) mindestens an einem Ende eine Abrundung (18) aufweisen.
5. Leiterplatte nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterblechstücke (14) mindestens an einem Ende eine Abrundung (18) und eine zur Abrundung korrespondierende Ausnehmung (19) aufweisen.
6. Leiterplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterblechstücke (14) mindestens an einem Ende eine Einkerbung (16) und an dem anderen Ende eine zur Einkerbung (16) korrespondierende Spitze (17) aufweisen.
7. Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (11) automatisiert in einem Verfahren für Oberflä¬ chen-montierbare Bauteile ( SMD-Verfahren) mit den Leiter¬ blechstücken (14) bestückt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterblechstücke (14) mittels eines Wiederaufschmelz-Löt- schrittes und/oder mittels eines Klebeschrittes mit einem elektrisch leitenden Kleber mechanisch und elektrisch leitend miteinander und/oder mit Leiterbahnen der Leiterplatte (11) verbunden werden.
9. Verwendung einer Leiterplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 6, in einer elektrischen Steuerung, in Starkstromelektroniken, insbesondere in Bordnetzsteuerungen, Sicherungskästen, HEV (hybrid electric vehicle) und nicht-automobilen Hochstromanwendungen .
10. Elektrische Steuerung, insbesondere eine Getriebe- oder Motorsteuerung eines Kraftfahrzeugs, umfassend mindestens eine Leiterplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
11. Kraftfahrzeug, umfassend mindestens eine Leiterplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder eine elektrische Steuerung nach Anspruch 10.
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