WO2016045904A1 - Anordnung mit schaltungsträger für ein elektronisches gerät - Google Patents

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WO2016045904A1
WO2016045904A1 PCT/EP2015/069600 EP2015069600W WO2016045904A1 WO 2016045904 A1 WO2016045904 A1 WO 2016045904A1 EP 2015069600 W EP2015069600 W EP 2015069600W WO 2016045904 A1 WO2016045904 A1 WO 2016045904A1
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prefabricated body
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Michael Decker
Thomas Riepl
Holger SCHLOTTER
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Continental Automotive Technologies GmbH
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    • H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistors
    • H05K3/306—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistors with lead-in-hole components

Definitions

  • the invention relates to an arrangement for an electronic device, in particular for a control device for a motor vehicle.
  • whisker formation in which a metallic crystal structure (so-called whisker or hair crystal) is produced.
  • the whiskers are needle-shaped single crystals. In ⁇ play tend tin and zinc particularly strong to such a whisker. The causes of whiskers are not completely known.
  • thermo-mechanical stresses in the surface material of the pins by mechanical deformation, electrophysical mechanisms between the substrate of the circuit substrate and the surface material of the pins, intrinsic stresses in the metal of the pins by Griffinanrei ⁇ insurance or diffusion voltages with the substrate material of the circuit substrate are suspected. Whiskers can grow up to one millimeter per year with a Ge ⁇ speed of a few micrometers per year and have a typical diameter of a few micrometers.
  • Whiskers may unwanted electrical connections - in ⁇ play, between two separate high impedance potential, arranged on the circuit carrier electronic circuit - generate. As a result, signal corruption can occur. Furthermore, in the case of a high electrical potential difference or due to high currents at a potential during the closing of a field contact, an arc can occur for a short time due to the evaporation of the whisker. As a result, it may be due to short-term overcurrent or short-term overvoltage for the destruction of electronic
  • Circuit areas of the circuit board away from her Growth region lead to negative effects on the scarf ⁇ tion carrier, for example, to short circuits.
  • an electronic device assembly includes a circuit carrier and a plurality of electrically conductive pins.
  • an electronic device is provided with the assembly.
  • the electronic device is for example a control device.
  • the control unit may be a control unit for a motor vehicle, for example an engine control unit.
  • the circuit carrier is designed plate-shaped with a first side and a second side.
  • the first side and the second side are in particular opposite major surfaces of the circuit carrier, ie, a first and a second main ⁇ surface.
  • the first side or the first and second sides are / are equipped with the electronic device with electronic components.
  • the circuit carrier is a conductor ⁇ plate with provided thereon interconnects and components.
  • the circuit carrier has a plurality of plated-through contacts, which extend in particular from the first to the second side.
  • the vias are for example Through holes, which are preferably lined with metal.
  • the electrically conductive pins are positioned in the plated-through holes of the circuit carrier.
  • one of the pins i. in particular exactly one of the pins, arranged.
  • the pins each have a contact end for contacting a component and a contact end opposite the contact end.
  • the terminal ends of the pins are included in the vias.
  • the pins extend for electrical contacting of one or more components from the first side to the contact ends.
  • the pins extend from the connection ends adjacent to the circuit carrier in the direction away from the first side to the contact ends.
  • the pins are inserted from the first side into the plated-through holes of the circuit carrier.
  • an electrically insulating layer is arranged in the region of the pins.
  • the electrically insulating layer is arranged on the first side, from which the pins are inserted into the plated-through holes.
  • first electrically insulating layer is arranged on the first side and a second electrically insulating layer is arranged on the second side.
  • first and second electrically insulating layers are preferably both formed according to at least one of the embodiments described below. For simplicity, however, in the following description, only one electrically insulating layer is mentioned.
  • the electrically insulating layer has a prefabricated body or consists of a prefabricated body which is positioned on one side of the circuit carrier.
  • the prefabricated body is preferably applied to the circuit carrier, for example, it rests on the conductor tracks or a solder resist covering the tracks. In one embodiment it is fixed with an adhesive layer or a Kle ⁇ befolie to the circuit carrier.
  • the prefabricated body is to be understood in particular such that the body already has a solid structure and shape when positioned on the one side of the circuit carrier.
  • the body is finished in its structure and shape when it is positioned on the circuit carrier, which is the case, for example
  • Casting material is not the case.
  • the prefabricated body is placed in the manufacture of the arrangement, in particular without changing its shape on the circuit board and / or pressed.
  • each pin around a portion of each pin, which begins at the via and covers the entire circumference of the pin, is the material of the iso ⁇ lierenden layer.
  • each pin has a portion which is adjacent to the one side, preferably the first side, and in particular adjacent to the one side.
  • the section extends in a longitudinal direction away from the circuit carrier and is enclosed by a laterally completely around the pin circumferential side wall formed by the insulating layer, so that the sections of the individual pins are separated from each other by means of the side walls.
  • the inventive arrangement is achieved that a growth of whiskers in the contact area between pins and Through holes are locally limited and so the negative effects of whiskers are largely eliminated.
  • each growth path is blocked by the whiskers through the electrically insulating layer to an adjacent pin. In this way, the risk of unwanted electrical connections through whiskers is particularly low.
  • the electrically insulating layer is provided only locally in the region of the pins and covers in particular more than 50% or less, preferably more than 20% or less of the first or second side of the circuit carrier in plan view of the respective side.
  • the pins each have a coating which contains tin and / or zinc and in particular consists of tin, zinc or of an alloy which contains tin and / or zinc. These materials are especially prone to whisker formation.
  • the pins are preferably entirely of one or more metallic materials. In one embodiment, they have a core surrounded by the coating, which in particular consists of an alloy which has copper and tin and whose composition is expediently different from the composition of the coating.
  • Pins with such coatings have advantageous mechanical and / or electrical properties.
  • the coating is also at a particularly high risk for the
  • Whisker formation associated with, however, inhibited by the present arrangement advantageously and spatially limited.
  • the risk of electrical malfunction due to whisker from the coated pins is therefore particularly low.
  • the pins are pressed into the through-contacts, that is, they are in the
  • Damage to the coating can be particularly susceptible to whisker formation. These occur in particular during the pressing of the pins in the vicinity or within the circuit substrate. A region of the pins immediately adjacent to the circuit carrier is therefore particularly critical as a starting point for the whiskers. There, however, the electrically insulating layer is advantageously arranged, which separates the individual pins from one another and restricts the space available for whisker growth.
  • the prefabricated body is formed from a foamed or elastic plastic material.
  • foamed plastics are foamed polystyrene, polyester, polyether and polyurethane, eg PUR-W polyurethane.
  • elastic plastics are polyurethane elastomers such as TPU polyurethane elastomer, and syn ⁇ thesekautschuke such as ethylene-propylene-diene rubber (EPDM) and nitrile rubber (NBR).
  • EPDM ethylene-propylene-diene rubber
  • NBR nitrile rubber
  • the prefabricated body comprises a porous material or is formed from a porous material.
  • the porous material is in particular the foamed plastic material.
  • the pins are pressed with their respective adjacent through hole adjacent portion preferably through the porous material.
  • the portions of the pins may be arranged in prefabricated through holes in the porous material.
  • the prefabricated body is formed from a solid material, in particular from a
  • Plastic material examples include polybutylene terephthalate (PBT), polyamide (PA), polyacrylate, polyphenylene sulfide (PPS), polypropylene (PP), polybutene (PB), polymethylpentene (PMP), polystyrene (PS),
  • PBT polybutylene terephthalate
  • PA polyamide
  • PPS polyacrylate
  • PPS polyphenylene sulfide
  • PP polypropylene
  • PB polybutene
  • PMP polymethylpentene
  • PS polystyrene
  • ABS Acrylnitil butadiene styrene
  • fluoropolymers such as PTFE, PVF, PVF.
  • the prefabricated body has a plurality of passage openings, wherein in each passage opening at least one pin and in particular a single pin is arranged with its portion adjacent to the through-connection.
  • a singling of the pins can take place solely through the passage openings.
  • at least a part of the passage openings in each case encloses a single pin throughout the section adjacent to the through-connection. Nonetheless, at least a portion of the ports may be connected to other ports each through one or more lateral passageways.
  • the continuous enclosure in this case is preferably achieved by an additional material in addition to the material of the prefabricated body, for example in the manner described in more detail below.
  • the lateral passages in particular run perpendicularly, obliquely, curved or angled to the longitudinal direction of the sections of the pins arranged in the passage openings. Appropriately, adjacent passage openings may be connected to each other by means of the lateral passages.
  • the passage openings are filled with a potting material, which in particular also penetrates into the passages described above.
  • potting materials are silicone, polyurethane (PUR), epoxy resins (EP) and polyacrylic.
  • the arrangement has a centering strip in which the pins are guided.
  • the centering ⁇ rierrau is preferably disposed adjacent to the electrically insulating layer.
  • the preformed body is preferably between the centering and the circuit support - arranged - in particular the first side of the circuit carrier, the pins are inserted into the passage openings from which ⁇ .
  • centering ⁇ rierance is in connecting the pins to the circuit carrier a simple and accurate alignment of the pins on the throughput achievable contacts.
  • the centering is integral in one development - ie integrally formed - with the prefabricated body. By means of the centering of the pre ⁇ fabricated body is pressed in particular with advantage to the scarf ⁇ tion carrier.
  • a spring means in particular at least one spring element, is provided, which presses the prefabricated body against the one side of the circuit carrier.
  • the spring element between the centering and the prefabricated body is supported to press the prefabricated body against the circuit board.
  • the spring means is formed on the centering strip described above, for example in the form of a plurality of spring tabs which extend obliquely or bent from the centering to the prefabricated body.
  • the spring tabs can be an integral part of the centering.
  • the prefabricated body is held in a further embodiment by means of one or more detents and / or Schabrippen and / or an adhesive bond to the circuit carrier and / or the central strip.
  • the invention relates to a method for producing the arrangement according to one or more of the embodiments and developments described above.
  • the electrically conductive pins are positioned in respective vias of the circuit substrate, and on one side of the circuit substrate, an electrically insulating layer is in the range of the pins out ⁇ forms, wherein forming the layer, the positioning of a pre-made body on one side of the Circuit carrier includes.
  • the formation of the layer is configured such that a portion of each pin adjacent to the respective one
  • Through-hole in which the respective pin is positioned on one side, is continuously enclosed by material of the insulating layer.
  • Fig. 1 is a sectional view of a first embodiment of an inventive arrangement
  • Fig. 2 is a detail detail of the arrangement of Fig. 1;
  • Fig. 3 is a plan view showing three different variants of
  • Fig. 4 to Fig. 12 are sectional views of further embodiments of the inventive arrangement.
  • the same, similar or equivalent elements are provided in the figures with the same reference numerals.
  • individual reference numerals may be omitted for clarity.
  • the elements illustrated in the figures among one another should not be regarded as being to scale. Rather, individual elements may be exaggerated in size for better representability and / or better intelligibility.
  • Embodiments of an inventive arrangement with a circuit carrier in the form of a printed circuit board will be described below, which is installed in a preferred variant in a control unit of a motor vehicle, such as in an engine control unit.
  • Fig. 1 shows a sectional view through a part of the arrangement according to a first embodiment.
  • the printed circuit board is designated by the reference numeral 1 and comprises a first main surface, the top 101, and a second main surface, the bottom 102.
  • a plurality of through-contacts 103 are formed, which the circuit board in the direction from the top 101 to the bottom 102 completely penetrate ⁇ .
  • a metallic sleeve is formed, which consists for example of copper or a copper alloy.
  • the printed circuit board comprises a plurality of printed conductors and electronic components, which are not shown in detail in the figures. At least a part of the conductor tracks is connected to the upper side 101 of the printed circuit board 1. orderly. At least part of the electronic components is arranged on or above the upper side 101.
  • the printed circuit board 1 is contacted by means of corresponding pins 2, which are in the
  • the pins 2 are part of a connector or one of the electronic components. Each pin extends from a contact end, which is arranged, for example, in a housing of the component or connector (not shown in the figures), to a terminal end, which is accommodated in the respective through-connection 103.
  • the fact that the terminal end is accommodated in a plated-through hole 103 also includes embodiments in which - as shown in FIG. 1 - a short end piece of the terminal end of the pin 2 protrudes beyond the underside 102 of the printed circuit board 1 facing away from the contact end.
  • the individual pins consist of a core of an alloy comprising copper and tin and a soft surface coating in the form of a tin plating, with which the core is coated.
  • the cross section of the pins is rectangular in the present embodiment; however, the invention is not limited to rectangular cross-sections.
  • the pins are pressed into the individual plated-through holes 103 via the upper side of the printed circuit board by means of a so-called pressfit.
  • the pins can also in the
  • the pins 2 are held in a centering strip 3, by means of which the alignment and insertion of the pins into the plated-through holes 103 is facilitated.
  • the centering strip 3 can also be referred to as a threading strip.
  • the centering strip 3 is made of electrically insulating material and may be formed, for example, from plastic or Teflon (in particular as Teflon tape or Teflon plate).
  • Teflon in particular as Teflon tape or Teflon plate.
  • the lateral dimensions of the pins 2 - eg the side lengths of the outer contour of the rectangular cross-sectional area or the diameter of round cross-section pins - have values in the range of about 0.4 mm to 2.5 mm, with the limits included.
  • the distance between the centering 3 and the top of the circuit substrate is for example between 200 ym and 1 mm, the limits are included.
  • the representation of FIG. 1 and also the other figures is not true to scale and in particular the distance between the centering strip and the circuit carrier is shown enlarged.
  • Plug strip provided (not shown in the figures) to the pins and thus the circuit board to external components, a wire harness or the like. to tie.
  • the pins can be angled one or more times or extend straight from the centering strip to the connector strip.
  • an electrical insulating layer in the form of a prefabricated body 4 made of plastic material.
  • the pre-made ⁇ body 4 is adjacent to opposite sides of the center plate 3 and the circuit board. 1
  • prefabricated body is understood to mean that this is a body having a predetermined structure and size, which is a separate entity on the circuit board 101 indexable ⁇ bar.
  • the body 4 thus differs from material that has not yet a solid shape and structure when positioned on the circuit board, as is the case for example with potting material or solder mask.
  • through holes 401 are provided, which extend in a vertical direction through the body.
  • the passage openings can also be referred to as recesses.
  • the vertical direction is the direction of the surface normal of the upper side 101. reasons only one of the through holes is provided with the reference numeral 401.
  • a pin 2 extends through the through openings in each case, and the size of the through openings is selected such that a free space is formed between the inside of the through opening and the outside of the pin 2 arranged therein.
  • the pins 2 are laterally spaced from the body 4, in particular on all sides.
  • the through holes completely encircle each pin, ensuring that whiskers are local to the individual
  • the body 4 thus inhibits whisker growth between adjacent pins with its negative effects on the electrical properties of the assembly.
  • each pin 2 by means of the body 4 of each pin 2 is formed a Be ⁇ tenwand to an area adjacent to the circuit board 1 section which completely surrounds laterally to the section and defining the respective passage opening four hundred and first The whisker growth is bounded laterally on the area enclosed by the respective side wall, which therefore also as
  • Whisker cage can be called.
  • a longitudinal direction of the sections of the pins 2 adjoining the circuit board 1 is in each case parallel to the surface normal of the top side 101.
  • FIG. 2 shows a detailed view of the detail D of FIG. 1 in the region of one of the plated-through holes 103.
  • a whisker crystal 10 is indicated. This arises from the fact that when pressing the pin 2 in the feedthrough 103 mechanical stresses occur, which lead to a local zone with istschabter surface coating of the pin. This zone is vulnerable as a starting point for whisker growth.
  • the whisker 10. ⁇ is asked by the body 4 in the closed area of the through hole 401 locally bound and can not cause any further harm, because in this local area are on the circuit board no further Placed devices or pins 2 whose function could be influenced.
  • the prefabricated body 4 can be produced in various ways or consist of different materials.
  • the body 4 is formed of a plastic material as a spray body and in particular as an extruded spray body.
  • the shape of the through hole 401 can be selected differently.
  • Fig. 3 shows in plan view of the body 4 along the surface normal of the top 101 different embodiments of through holes 401, wherein to improve the
  • the passage opening is cylindrical.
  • the through hole is formed with a rectangular cross-section.
  • the passage opening is formed with a honeycomb-shaped cross-section.
  • any other forms of through holes conceivable, such as passage openings with an oval cross section or through holes with an arbitrary polygon as a cross-sectional contour. It is crucial that the through holes isolate the pins 2, wherein in Fig. 3 for clarity, only some of the pins 2 are provided with this reference numeral. By separating the pins 2, it is ensured that whiskers growing from the pins 2 are locally limited and thus their unwanted electrical effects are minimized.
  • the body 4 is again a prefabricated body, which is arranged between the circuit board 1 and the centering strip 3, adjacent to each of these, and through which the pins 2 extend. Unlike the , n
  • the body 4 is now made of a foamed, that is provided with pores and non-conductive material, which is preferably a ge ⁇ foamed plastic.
  • a roll strip material is used as the material for the body, which can be arranged particularly easily on the circuit carrier 1.
  • no through openings 401 are provided in the body of FIG. 4 prior to the positioning of the pins 2. Rather, the pins are pressed by the foamed plastic body in the context of the pressing in the through-holes 103, wherein the pins 2 pierce the through holes 401 itself through the plastic material.
  • the foamed plastic body is already provided in advance with through holes 401 through which the pins 2 inserted therethrough during pressing.
  • the through holes 401 may have a larger diameter than the pins.
  • the body 4 is connected to the top side 101 of the printed circuit board 1 by means of an adhesive film 5. Further, the body 4 is connected at its side facing away from the circuit board 1 top by means of another adhesive film 5 'with the printed circuit board 1 to ⁇ facing bottom of the centering 3.
  • the adhesive film 5 can be applied to the underside of the body or the upper side 101 of the printed circuit board 1 before the assembly of printed circuit board 1 and body 4. Analog the adhesive film 5 'prior to assembly of the body 4 and locating may be applied to the top of the body or on the underside of the centering ⁇ rierang. 3
  • the bonding between the body and the printed circuit board or centering strip can be achieved, for example, by means of a suitable resin or, if appropriate, also by means of a suitable process, for example friction welding. Further, 1 the embodiment of FIG. 5 differs from the embodiment of Fig.
  • the centering strip 3 for guiding the pins 2 is dispensed with in this embodiment or in any other embodiment of the arrangement.
  • the body 4 can be directly connected to the main body of a connector in which the contact ends of the pins 2 are located.
  • the body 4 is integrally formed in this case with the housing of the connector.
  • centering strip 3 and the body 4 form an integral, in particular one-piece, component, which is indicated by the same hatching of centering strip and body.
  • a filling of electrically insulating sealing compound 6, Be ⁇ was part of the electrically insulating layer is 4.6.
  • the potting compound 6 is introduced into the passage openings 401 during the production of the arrangement and then hardens. It thus differs from the prefabricated body 4, which already has a solid structure and shape when positioned on the circuit substrate 1.
  • several pins are arranged in individual passage openings 401. The singulation of the pins is in this Case achieved by the additionally introduced into the body potting compound.
  • FIG. 8 shows an enlarged view of a further exemplary embodiment of an arrangement according to the invention.
  • potting compound 6 is introduced in the spaces between the pins and the insides of the through-openings.
  • lateral openings 9 are provided in the body 4 which are adjacent to the upper surface 101 of the circuit board 1 and the underside of the centering strip 3 formed in the prefabricated body 4, unlike the exporting ⁇ approximately example of Fig. 7.
  • the introduced in the body 4 lateral openings 9 may be arranged at different positions. In particular, they may be overlapping or labyrinth-like distributed in the body.
  • the attachment of the body 4 on the circuit substrate 1 can be done in addition to or alternatively to the gluing in various ways.
  • the body 4 can be fixed or clamped via latching noses or scraper ribs in the circuit carrier. He can also by means of the centering 3 to the
  • the body 4 which in turn consists of foamed plastic, disposed on the underside 102 of the circuit board 1 and prevents the whisker growth of this Un- , 0
  • the body 4 is slipped over the through-contacts 103, after the pins 2 have been inserted into the printed circuit board
  • a prefabricated body 4 is arranged both on the upper side 101 and on the underside 102 of the circuit carrier, in order thus to avoid whisker growth on both sides of the plated-through holes (not shown in the figures).
  • the body 4 is formed by a "lost shape.” That is, the body 4 merely provides a border for the pins
  • potting material 6 which is supplied in the embodiment of FIG. 11 via a hole 8 at the top of the centering strip 3.
  • a frame which extends laterally around the plurality of pins 2 and together with the circuit board 1 forms a trough, which is filled with the potting compound 6 to separate the pins 2 and the Suppress whisker growth.
  • FIG. 12 shows a variant of the embodiment of FIG. 11, in which the filling of the body 4 takes place via an opening 8 'in the circuit carrier 1.
  • the body 4 forms together with the centering 3 the tub.
  • centering strip 3 and body 4 in turn form a one-piece component, which is indicated by the same hatching of these components.
  • the embodiments of the arrangement described above have a number of advantages.
  • the whisker growth is limited to a local, very narrow by the electrical insulating layer, which has the vorgefer ⁇ approved body 4 and possibly the potting compound 6 Restricted area. This area is free of electrical components.
  • bodies 4 made of porous material such as the foamed plastic material and / or with a

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  • Multi-Conductor Connections (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung für ein elektronisches Gerät. Eine Mehrzahl von elektrisch leitenden Pins (2) ist in jeweiligen Durchkontaktierungen (103) des Schaltungsträgers (1) positioniert, wobei sich die Pins (2) zur elektrischen Kontaktierung von einem oder mehreren Bauteilen von einer ersten Seite (101) des Schaltungsträgers (1) hin zu einem Kontaktende erstrecken. In der Anordnung ist auf einer Seite des Schaltungsträgers (1), welche die erste oder eine zweite Seite (101, 102) ist, im Bereich der Pins (2) eine elektrisch isolierende Schicht (4, 6) angeordnet, die einen vorgefertigten Körper (4) aufweist, der an der einen Seite (101, 102) des Schaltungsträgers (1) positioniert ist. Ein Abschnitt jedes Pins (2), der benachbart zur jeweiligen Durchkontaktierung (103) auf der einen Seite angeordnet ist, ist von Material der isolierenden Schicht (4, 6) durchgängig lateral umschlossen.

Description

Beschreibung
Anordnung mit Schaltungsträger für ein elektronisches Gerät Die Erfindung betrifft eine Anordnung für ein elektronisches Gerät, insbesondere für ein Steuergerät für ein Kraftfahrzeug.
Bei Anordnungen mit einem Schaltungsträger und elektrisch leitenden Pins kann es an Kontaktstellen zwischen dem Schal- tungsträger und den elektrisch leitenden Pins es zu sogenannter Whiskerbildung kommen, bei der eine metallische Kristallstruktur (sog. Whisker oder Haarkristall) entsteht. Insbesondere handelt es sich bei den Whiskern um nadeiförmige Einkristalle. Bei¬ spielsweise neigen Zinn und Zink besonders stark zu einer solchen Whiskerbildung. Die Ursachen für Whisker sind nicht vollständig bekannt. Als Auslöser werden jedoch thermomechanische Spannungen im Oberflächenmaterial der Pins durch mechanische Umformung, elektrophysikalische Mechanismen zwischen dem Substrat des Schaltungsträgers und dem Oberflächenmaterial der Pins, in- trinsische Spannungen im Metall der Pins durch Kontaktanrei¬ cherung bzw. Diffusionsspannungen mit dem Substratmaterial des Schaltungsträgers vermutet. Whisker können mit einer Ge¬ schwindigkeit von wenigen Mikrometern pro Jahr bis zu einem Millimeter pro Jahr wachsen und haben einen typischen Durchmesser von wenigen Mikrometern.
Whisker können unerwünschte elektrische Verbindungen - bei¬ spielsweise zwischen zwei hochohmig getrennten Potentialen einer auf dem Schaltungsträger angeordneten elektronischen Schaltung - erzeugen. Hierdurch kann Signalverfälschung auftreten. Ferner kann bei einer hohen elektrischen Potentialdifferenz oder durch hohe Ströme an einem Potential beim Schließen eines Feldkontakts kurzzeitig ein Lichtbogen durch Verdampfen des Whiskers entstehen. Hierdurch kann es durch kurzfristigen Überstrom bzw. kurzfristige Überspannung zur Zerstörung von elektronischen
Bauteilen auf dem Schaltungsträger kommen. Whisker können ferner auf Grund mechanischen Schocks abbrechen und in anderen
Schaltungsbereichen des Schaltungsträgers fernab ihres Wachstumsbereichs zu negativen Auswirkungen auf den Schal¬ tungsträger führen, zum Beispiel zu Kurzschlüssen.
Zur Vermeidung bzw. der Reduzierung des Wachstums von Whiskern ist es bekannt, Oberflächenlegierungen von Pins mit Legie¬ rungszusätzen, wie zum Beispiel Silber oder Gold, zu versehen. Auf Grund des hohen Materialwerts dieser Metalle ist diese Variante jedoch sehr kostenintensiv. Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, auf einfache und/oder kostengünstige Weise den negativen Auswirkungen von Whisker- wachstum auf einem Schaltungsträger mit darauf vorgesehenen Pins entgegenzuwirken . Diese Aufgabe wird durch die Anordnung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Gemäß einem Aspekt wird eine Anordnung für ein elektronisches Gerät angegeben, die einen Schaltungsträger und eine Mehrzahl von elektrisch leitenden Pins aufweist. Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein elektronisches Gerät mit der Anordnung angegeben. Das elektronische Gerät ist beispielsweise ein Steuergerät. Das Steuergerät kann ein Steuergerät für ein Kraftfahrzeug sein, zum Beispiel ein Motorsteuergerät.
Der Schaltungsträger ist plattenförmig mit einer ersten Seite und einer zweiten Seite ausgestaltet. Die erste Seite und die zweite Seite sind insbesondere einander gegenüberliegende Hauptflächen des Schaltungsträgers, d.h. eine erste und eine zweite Haupt¬ fläche. Die erste Seite oder die erste und zweite Seite ist/sind bei dem elektronischen Gerät mit elektronischen Bauelementen bestückt. Vorzugsweise ist der Schaltungsträger eine Leiter¬ platte mit darauf vorgesehenen Leiterbahnen und Bauelementen.
Der Schaltungsträger weist eine Mehrzahl von Durchkontak- tierungen auf, die sich insbesondere von der ersten zur zweiten Seite erstrecken. Die Durchkontaktierungen sind beispielsweise Durchgangslöcher, die vorzugsweise metallisch ausgekleidet sind .
Die elektrisch leitenden Pins sind in den Durchkontaktierungen des Schaltungsträgers positioniert. Insbesondere ist in jeder Durchkontaktierung einer der Pins, d.h. insbesondere genau einer der Pins, angeordnet. Mit anderen Worten haben die Pins jeweils ein Kontaktende zur Kontaktierung eines Bauelements und ein dem Kontaktende gegenüberliegendes Anschlussende. Die Anschluss- enden der Pins sind in den Durchkontaktierungen aufgenommen.
Die Pins erstrecken sich zur elektrischen Kontaktierung von einem oder mehreren Bauelementen von der ersten Seite hin zu den Kontaktenden. Mit anderen Worten erstrecken sich die Pins von den dem Schaltungsträger benachbarten Anschlussenden in Richtung von der ersten Seite weg zu den Kontaktenden. Anders ausgedrückt sind Abschnitte der Pins, die von der ersten Seite des Schal¬ tungsträgers hervor ragen, zur Kontaktierung von weiteren Bauteilen vorgesehen. Vorzugsweise sind die Pins von der ersten Seite her in die Durchkontaktierungen des Schaltungsträgers eingeführt .
Auf einer Seite des Schaltungsträgers, welche die erste oder die zweite Seite ist, ist im Bereich der Pins eine elektrisch isolierende Schicht angeordnet. Vorzugsweise ist die elektrisch isolierende Schicht auf der ersten Seite angeordnet, von der her die Pins in die Durchkontaktierungen eingeführt sind.
Es ist auch denkbar, dass auf der ersten Seite eine erste elektrisch isolierende Schicht und auf der zweiten Seite eine zweite elektrisch isolierende Schicht angeordnet ist. In diesem Fall sind die erste und die zweite elektrisch isolierende Schicht vorzugsweise beide gemäß mindestens einer der nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen ausgebildet. Zur Vereinfachung ist jedoch in der folgenden Beschreibung nur eine elektrisch isolierende Schicht genannt. Die elektrisch isolierende Schicht weist einen vorgefertigten Körper auf oder besteht aus einem vorgefertigten Körper, der an der einen Seite des Schaltungsträgers positioniert ist. Der vorgefertigte Körper liegt vorzugsweise an dem Schaltungsträger an, beispielsweise liegt er auf den Leiterbahnen oder einem die Leiterbahnen überdeckenden Lötstopplack auf. Bei einer Ausgestaltung ist er mit einer KlebstoffSchicht oder einer Kle¬ befolie an dem Schaltungsträger befestigt. Der obige Begriff des vorgefertigten Körpers ist insbesondere derart zu verstehen, dass der Körper bei der Positionierung an der einen Seite des Schaltungsträgers bereits eine feste Struktur und Formgebung aufweist. Mit anderen Worten ist der Körper in seiner Struktur und Form bei seiner Positionierung am Schal- tungsträger fertig ausgestaltet, was zum Beispiel bei einem
Vergussmaterial nicht der Fall ist. Der vorgefertigte Körper wird bei der Herstellung der Anordnung insbesondere ohne Änderung seiner Form auf den Schaltungsträger aufgesetzt und/oder aufgepresst .
Ein zum jeweiligen Pin gehöriger und sich in seiner Längsrichtung erstreckender Abschnitt, der benachbart zur jeweiligen Durch- kontaktierung, in welcher der j eweilige Pin positioniert ist , auf der einen Seite liegt, ist dabei von Material der isolierenden Schicht durchgängig umschlossen. Mit anderen Worten liegt um einen Abschnitt jedes Pins, der an der Durchkontaktierung beginnt und den gesamten Umfang des Pins umfasst, Material der iso¬ lierenden Schicht. Anders ausgedrückt hat jeder Pin einen Abschnitt, welcher der einen Seite - vorzugsweise der ersten Seite - benachbart ist und insbesondere an die eine Seite angrenzt. Der Abschnitt erstreckt sich in einer Längsrichtung von dem Schaltungsträger weg und ist von einer lateral vollständig um den Pin umlaufenden, von der isolierenden Schicht gebildeten Seitenwand umschlossen, derart dass die Abschnitte der einzelnen Pins mittels der Seitenwände voneinander getrennt sind.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird erreicht, dass ein Wachstum von Whiskern im Kontaktbereich zwischen Pins und Durchkontaktierungen lokal begrenzt wird und so die negativen Auswirkungen von Whiskern weitgehend eliminiert werden. Insbesondere ist durch die Trennung der einzelnen Pins mittels der Seitenwände den Whiskern jeder Wachstumsweg durch die elektrisch isolierende Schicht hindurch zu einem benachbarten Pin versperrt. Auf diese Weise ist die Gefahr unerwünschter elektrischer Verbindungen durch Whisker besonders gering.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die elektrisch iso- lierende Schicht nur lokal im Bereich der Pins vorgesehen und bedeckt insbesondere über 50 % oder weniger, vorzugsweise über 20 % oder weniger der ersten bzw. zweiten Seite des Schaltungsträgers in Draufsicht auf die jeweilige Seite.
Bei einer Ausführungsform weisen die Pins jeweils eine Be- schichtung auf, die Zinn und/oder Zink enthält und insbesondere aus Zinn, Zink oder aus einer Legierung, die Zinn und/oder Zink enthält, besteht. Diese Materialien neigen besonders stark zu Whiskerbildung . Die Pins sind vorzugsweise insgesamt aus einem oder mehreren metallischen Materialien. Bei einer Ausführungsform haben sie einen von der Beschichtung umhüllten Kern, der insbesondere aus einer Legierung besteht, die Kupfer und Zinn aufweist und deren Zusammensetzung sich zweckmäßigerweise von der Zusammensetzung der Beschichtung unterscheidet.
Pins mit derartigen Beschichtungen haben vorteilhafte mechanische und/oder elektrische Eigenschaften. Die Beschichtung geht jedoch auch mit einem besonders hohen Risiko für die
Whiskerbildung einher, das jedoch mittels der vorliegenden Anordnung mit Vorteil gehemmt und räumlich eingeschränkt ist . Die Gefahr elektrischer Fehlfunktionen durch Whisker von den beschichteten Pins ist daher besonders gering.
In einer weiteren Ausführungsform sind die Pins in die Durch- kontaktierungen eingepresst, das heißt sie werden in den
Durchkontaktierungen durch einen sogenannten Pressfit gehalten. In diesem Fall ist bei einer Weiterbildung mindestens ein Pin im Bereich der Durchkontaktierung - d.h. ein zwischen der ersten und der zweiten Seite angeordnetes und/oder an die erste oder zweite Seite angrenzendes Teilstück des Pins - von der Beschichtung unbedeckt oder die Beschichtung ist in diesem Bereich beschädigt . Beispielsweise kann die Beschichtung abgeschabt sein. Alternativ oder zusätzlich besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass die Pins mit einer Lötverbindung in den Durchkontaktierungen gehalten werden.
Beschädigungen der Beschichtung können besonders anfällig für die Whiskerbildung sein. Diese treten insbesondere beim Einpressen der Pins in der Nähe oder innerhalb des Schaltungsträgers auf. Ein Bereich der Pins der unmittelbar an den Schaltungsträger angrenzt ist daher als Ausgangspunkt für die Whisker besonders kritisch. Dort ist jedoch mit Vorteil die elektrisch isolierende Schicht angeordnet, welche die einzelnen Pins voneinander trennt und den für das Whiskerwachstum verfügbaren Raum beschränkt.
In einer Ausführungsform ist der vorgefertigte Körper aus einem geschäumten oder einem elastischen Kunststoffmaterial gebildet. Beispiele von verwendbaren geschäumten Kunststoffen sind geschäumtes Polystyrol, Polyester, Polyether und Polyurethan, z.B. PUR-W Polyurethan. Beispiele von elastischen Kunststoffen sind Polyurethanelastomere wie TPU Polyurethanelastomer, und Syn¬ thesekautschuke wie Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM) und Nitrilkautschuk (NBR) . Ferner kann als Kunststoffmaterial ein Rollenbandmaterial zum Einsatz kommen, welches einfach auf dem Schaltungsträger angeordnet werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform der Anordnung weist der vorgefertigte Körper ein poriges Material auf oder ist aus einem porigen Material gebildet. Das porige Material ist insbesondere das geschäumte Kunststoffmaterial . Hierdurch wird eine besonders einfache Realisierung der erfindungsgemäßen Anordnung erreicht.
Bei einer Weiterbildung dieser Ausführungsform sind die Pins mit ihrem zur jeweiligen Durchkontaktierung benachbarten Abschnitt vorzugsweise durch das porige Material hindurch gedrückt.
Alternativ oder zusätzlich können die Abschnitte der Pins jedoch auch in vorgefertigten Durchgangsöffnungen im porigen Material angeordnet sein.
In einer weiteren Ausführungsform ist der vorgefertigte Körper aus einem Vollmaterial gebildet, insbesondere aus einem
Kunststoffmaterial . Beispiele von Kunststoffmaterialien sind Polybutylenterephthalat (PBT) , Polyamid (PA) , Polyacrylat, Polyphenylensulfid (PPS) , Polypropylen (PP) , Polybuten (PB) , Polymehylpenten (PMP) , Polystyrol (PS),
Acrylnitil-Butadien-Styrol (ABS) und Fluorpolymere wie PTFE, PVF, PVF.
In einer weiteren Ausführungsform weist der vorgefertigte Körper mehrere Durchgangsöffnungen auf, wobei in jeder Durchgangs- Öffnung zumindest ein Pin und insbesondere ein einzelner Pin mit seinem zur Durchkontaktierung benachbarten Abschnitt angeordnet ist .
In einer bevorzugten Variante kann allein durch die Durch- gangsöffnungen eine Vereinzelung der Pins erfolgen. Dabei umschließt zumindest ein Teil der Durchgangsöffnungen jeweils einen einzelnen Pin durchgängig im Abschnitt benachbart zur Durchkontaktierung. Nichtsdestotrotz kann zumindest ein Teil der Durchgangsöffnungen jeweils über einen oder mehrere laterale Durchgänge mit anderen Durchgangsöffnungen verbunden sein. Das durchgängige Umschließen wird in diesem Fall vorzugsweise durch ein zusätzliches Material neben dem Material des vorgefertigten Körpers erreicht, beispielsweise in der nachfolgend genauer ausgeführten Art und Weise. Die lateralen Durchgänge verlaufen insbesondere senkrecht, schräg, gekrümmt oder gewinkelt zur Längsrichtung der in den Durchgangsöffnungen angeordneten Abschnitte der Pins. Zweckmäßigerweise können benachbarte Durchgangsöffnungen mittels der lateralen Durchgänge mit einander verbunden sein.
In einer weiteren Ausführungsform sind die Durchgangsöffnungen mit einem Vergussmaterial gefüllt, welches insbesondere auch in die oben beschriebenen Durchgänge eindringt. Beispiele von Vergussmaterialien sind Silikon, Polyurethan (PUR) , Epoxidharze (EP) und Polyacryl.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Anordnung eine Zentrierleiste auf, in der die Pins geführt sind. Die Zent¬ rierleiste ist vorzugsweise benachbart zu der elektrisch isolierenden Schicht angeordnet. Anders ausgedrückt ist der vorgefertigte Körper bevorzugt zwischen der Zentrierleiste und dem Schaltungsträger - insbesondere der ersten Seite des Schaltungsträgers, von der aus die Pins in die Durchgangs¬ öffnungen eingeführt sind - angeordnet. Mittels der Zent¬ rierleiste ist beim Verbinden der Pins mit dem Schaltungsträger eine einfache und genaue Ausrichtung der Pins zu den Durch- kontaktierungen erzielbar. Die Zentrierleiste ist bei einer Weiterbildung integral - d.h. einstückig - mit dem vorgefertigten Körper ausgebildet. Mittels der Zentrierleiste ist der vor¬ gefertigte Körper insbesondere mit Vorteil an den Schal¬ tungsträger angepresst. In einer weiteren Ausführungsform ist ein Federmittel, insbesondere mindestens ein Federelement, vorgesehen, das den vorgefertigten Körper gegen die eine Seite des Schaltungsträgers drückt. Beispielsweise ist das Federelement zwischen der Zentrierleiste und dem vorgefertigten Körper abgestützt um den vorgefertigten Körper gegen den Schaltungsträger zu pressen. Vorzugsweise ist das Federmittel an der oben beschriebenen Zentrierleiste ausgebildet, zum Beispiel in Gestalt mehrerer Federlaschen, die von der Zentrierleiste schräg oder gebogen zu dem vorgefertigten Körper hin verlaufen. Die Federlaschen können ein integraler Bestandteil der Zentrierleiste sein.
Der vorgefertigte Körper wird in einer weiteren Ausführungsform mittels einer oder mehrerer Rastnasen und/oder Schabrippen und/oder einer Klebeverbindung an dem Schaltungsträger und/oder der Zentralleiste gehalten.
Ist der vorgefertigte Körper mittels der Zentrierleiste oder der Federelemente an den Schaltungsträger angepresst oder mittels der Rastnasen, Schabrippen bzw. Klebeverbindung an dem
Schaltungsträger gehalten, so ist die Gefahr einer lateralen Ausbreitung von Whiskern zwischen dem Schaltungsträger und dem vorgefertigten Körper besonders gering.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung der Anordnung gemäß einer oder mehrerer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen und Weiterbildungen . Bei dem Verfahren werden die elektrisch leitenden Pins in jeweiligen Durchkontaktierungen des Schaltungsträgers positioniert, und auf der einen Seite des Schaltungsträgers wird im Bereich der Pins eine elektrisch isolierende Schicht ausge¬ bildet, wobei das Ausbilden der Schicht die Positionierung eines vorgefertigten Körpers an der einen Seite des Schaltungsträgers umfasst. Das Ausbilden der Schicht ist derart ausgestaltet, dass ein Abschnitt jedes Pins, der benachbart zur jeweiligen
Durchkontaktierung, in welcher der jeweilige Pin positioniert wird, auf der einen Seite liegt, von Material der isolierenden Schicht durchgängig umschlossen ist.
Je nach Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann zuerst der Schritt der Positionierung der Pins in den
Durchkontaktierungen und anschließend der Schritt des Ausbildens der elektrischen isolierenden Schicht oder umgekehrt durchgeführt werden. Die Merkmale der oben beschriebenen bevorzugten Varianten der erfindungsgemäßen Anordnung können in geeigneter Weise durch entsprechende Verfahrensmerkmale in bevorzugten Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens realisiert sein.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten schematischen Figuren detailliert beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Schnittansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung; Fig. 2 einen Detailausschnitt aus der Anordnung der Fig. 1 ;
Fig. 3 eine Draufsicht, welche drei verschiedene Varianten von
Durchgangsöffnungen mit darin angeordneten Pins in einer erfindungsgemäßen Anordnung in Draufsicht zeigt; und
Fig. 4 bis Fig. 12 Schnittansichten von weiteren Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Anordnung. Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. In manchen Figuren können einzelne Bezugszeichen zur Verbesserung der Übersichtlichkeit weggelassen sein. Die Figuren und die Grö¬ ßenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder für eine bessere Verständlichkeit übertrieben groß dargestellt sein . Nachfolgend werden Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Anordnung mit einem Schaltungsträger in Gestalt einer Leiterplatte beschrieben, welche in einer bevorzugten Variante in einem Steuergerät eines Kraftfahrzeugs, wie z.B. in einem Motorsteuergerät, verbaut ist.
Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht durch einen Teil der Anordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Die Leiterplatte ist dabei mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet und umfasst eine erste Hauptfläche, die Oberseite 101, und eine zweite Hauptfläche, die Unterseite 102. In der Leiterplatte sind mehrere Durchkontak- tierungen 103 ausgebildet, welche die Leiterplatte in Richtung von der Oberseite 101 zur Unterseite 102 vollständig durch¬ dringen. In diesen Durchkontaktierungen ist eine metallische Hülse ausgebildet, welche zum Beispiel aus Kupfer oder einer Kupferlegierung besteht. Die Leiterplatte umfasst eine Vielzahl von Leiterbahnen und elektronischen Bauteilen, welche in den Figuren nicht näher dargestellt sind. Zumindest ein Teil der Leiterbahnen ist an der Oberseite 101 der Leiterplatte 1 an- geordnet. Zumindest ein Teil der elektronischen Bauteile ist auf bzw. über der Oberseite 101 angeordnet.
Über die Oberseite 101 erfolgt eine Kontaktierung der Lei- terplatte 1 mittels entsprechender Pins 2, welche in den
Durchkontaktierungen 103 eingesetzt sind. Beispielsweise sind die Pins 2 Bestandteil eines Steckverbinders oder eines der elektronischen Bauteile. Jeder Pin erstreckt sich von einem Kontaktende, das beispielsweise in einem Gehäuse des Bauteils oder Steckverbinders (in den Figuren nicht gezeigt) angeordnet ist, zu einem Anschlussende, das in der jeweiligen Durchkontak- tierung 103 aufgenommen ist. Dass das Anschlussende in einer Durchkontaktierung 103 aufgenommen ist beinhaltet auch Ausgestaltungen, bei denen - wie in Fig. 1 gezeigt - ein kurzes Endstück des Anschlussendes des Pins 2 auf der vom Kontaktende abgewandten Unterseite 102 der Leiterplatte 1 über diese hinaus ragt .
Die einzelnen Pins bestehen aus einem Kern aus einer Legierung umfassend Kupfer und Zinn und einer weichen Oberflächen-Be- schichtung in der Form einer Zinn-Plattierung, mit welcher der Kern überzogen ist. Der Querschnitt der Pins ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel rechteckig; die Erfindung ist jedoch nicht auf rechteckige Querschnitte eingeschränkt.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die Pins über die Oberseite der Leiterplatte mittels eines sogenannten Pressfits in die einzelnen Durchkontaktierungen 103 eingepresst. Alternativ oder zusätzlich können die Pins auch in den
Durchkontaktierungen eingelötet sein.
Die Pins 2 sind in einer Zentrierleiste 3 gehalten, durch welche das Ausrichten und Einführen der Pins in die Durchkontaktierungen 103 erleichtert wird. Die Zentrierleiste 3 kann auch als Fädelleiste bezeichnet werden. Die Zentrierleiste 3 besteht aus elektrisch isolierendem Material und kann zum Beispiel aus Kunststoff oder Teflon (insbesondere als Teflonband oder Teflonplatte) gebildet sein. Die lateralen Abmessungen der Pins 2 - z.B. die Seitenlängen der Außenkontur der rechteckigen Querschnittsfläche oder der Durchmesser bei Pins mit rundem Querschnitt - haben Werte im Bereich von ungefähr 0,4 mm bis 2,5 mm, wobei die Grenzen eingeschlossen sind. Der Abstand zwischen Zentrierleiste 3 und Oberseite des Schaltungsträgers beträgt beispielsweise zwischen 200 ym und 1 mm, wobei die Grenzen eingeschlossen sind. Die Darstellung der Fig. 1 und auch der weiteren Figuren ist dabei nicht maßstabsgetreu und insbesondere ist der Abstand zwischen Zentrierleiste und Schaltungsträger vergrößert dargestellt.
An den Kontaktenden der Pins 2 ist beispielsweise eine
Steckerleiste vorgesehen (in den Figuren nicht gezeigt) , um die Pins und damit die Leiterplatte an externe Bauteile, einen Kabelbaum oder dergl . anzubinden. Je nach Ausgestaltung können die Pins ein- oder mehrfach gewinkelt oder gerade von der Zentrierleiste zu der Steckerleiste hin verlaufen. Zwischen der Zentrierleiste 3 und der Oberseite 101 der Leiterplatte befindet sich eine elektrische isolierende Schicht in Gestalt eines vorgefertigten Körpers 4 aus Kunststoffmaterial . Der vorge¬ fertigte Körper 4 grenzt an gegenüberliegenden Seiten an die Zentrierleiste 3 und die Leiterplatte 1 an.
Wie weiter oben bereits erwähnt, ist der Begriff des vorge- fertigten Körpers derart zu verstehen, dass es sich hierbei um einen Körper mit vorgegebener Struktur und Abmessung handelt, der als eigenständige Einheit auf der Leiterplatte 101 positionier¬ bar ist. Der Körper 4 unterscheidet sich somit von Material, das bei der Positionierung auf der Leiterplatte noch keine feste Form und Struktur aufweist, wie dies zum Beispiel bei Vergussmaterial oder Lötstopplack der Fall ist.
In dem Körper 4 sind Durchgangsöffnungen 401 vorgesehen, welche sich in vertikaler Richtung durch den Körper erstrecken. Die Durchgangsöffnungen können auch als Freisparungen bezeichnet werden. Die vertikale Richtung ist dabei die Richtung der Flächennormalen der Oberseite 101. Aus Übersichtlichkeits- gründen ist nur eine der Durchgangsöffnungen mit dem Bezugszeichen 401 versehen.
Durch die Durchgangsöffnungen erstreckt sich jeweils ein Pin 2 und die Größe der Durchgangsöffnungen ist derart gewählt, dass ein Freiraum zwischen der Innenseite der Durchgangsöffnung und der Außenseite des darin angeordneten Pins 2 gebildet ist. Mit anderen Worten sind die Pins 2 lateral von dem Körper 4 beabstandet, insbesondere allseitig. Die Durchgangsöffnungen um- schließen jeden einzelnen Pin vollumfänglich und stellen auf diese Weise sicher, dass Whisker lokal in den einzelnen
Durchgangsöffnungen gebunden ist. Der Körper 4 unterbindet somit das Whiskerwachstum zwischen benachbarten Pins mit seinen negativen Auswirkungen auf die elektrischen Eigenschaften der Anordnung.
Anders ausgedrückt ist mittels des Körpers 4 um einen an die Leiterplatte 1 angrenzenden Abschnitt jedes Pins 2 eine Sei¬ tenwand gebildet, die lateral vollständig um den Abschnitt umläuft und die jeweilige Durchgangsöffnung 401 definiert. Das Whiskerwachstum ist lateral auf den von der jeweiligen Seitenwand umschlossenen Bereich eingegrenzt, der daher auch als
Whiskerkäfig bezeichnet werden kann. Eine Längsrichtung der an die Leiterplatte 1 angrenzenden Abschnitte der Pins 2 ist jeweils parallel zur Flächennormale der Oberseite 101.
Fig. 2 zeigt eine Detailansicht des Ausschnitts D der Fig. 1 im Bereich einer der Durchkontaktierungen 103. In Fig. 2 ist dabei ein Whiskerkristall 10 angedeutet. Dieser entsteht dadurch, dass beim Einpressen des Pins 2 in die Durchkontaktierung 103 mechanische Spannungen auftreten, welche zu einer lokalen Zone mit abgeschabter Oberflächenbeschichtung des Pins führen. Diese Zone ist als Ausgangspunkt für Whiskerwachstum anfällig. Das dar¬ gestellte Whiskerkristall 10 ist durch den Körper 4 in dem abgeschlossen Bereich der Durchgangsöffnung 401 lokal gebunden und kann keinen weiteren Schaden verursachen, denn in diesem lokalen Bereich sind auf der Leiterplatte keine weiteren Bauelemente oder Pins 2 platziert, deren Funktion beeinflusst werden könnte.
Der vorgefertigte Körper 4 kann auf verschiedene Weise her- gestellt sein bzw. aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Vorzugsweise ist der Körper 4 aus einem Kunststoffmaterial als Spritzkörper und insbesondere als extrudierter Spritzkörper gebildet. Die Formgebung der Durchgangsöffnung 401 kann unterschiedlich gewählt werden.
Fig. 3 zeigt in Draufsicht auf den Körper 4 entlang der Flächennormale der Oberseite 101 verschiedene Ausführungsbeispiele von Durchgangsöffnungen 401, wobei zur Verbesserung der
Übersichtlichkeit wiederum nur eine der Durchgangsöffnungen 401 mit diesem Bezugszeichen bezeichnet ist.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel im linken Teil der Fig. 3 ist die Durchgangsöffnung zylinderförmig ausgebildet. Gemäß der mittleren Variante der Fig. 3 ist die Durchgangsöffnung mit rechteckigem Querschnitt ausgebildet. Gemäß der Variante im rechten Teil der Fig. 3 ist die Durchgangsöffnung mit waben- förmigem Querschnitt ausgebildet. Es sind auch jegliche andere Formen von Durchgangsöffnungen denkbar, wie zum Beispiel Durchgangsöffnungen mit ovalem Querschnitt oder Durchgangsöffnungen mit einem beliebigen Polygonzug als Querschnittskontur. Entscheidend ist dabei, dass die Durchgangsöffnungen die Pins 2 vereinzeln, wobei in Fig. 3 aus Übersichtlichkeitsgründen nur einige der Pins 2 mit diesem Bezugszeichen versehen sind. Durch die Vereinzelung der Pins 2 wird sichergestellt, dass aus den Pins 2 wachsende Whisker lokal begrenzt werden und somit deren unerwünschte elektrische Auswirkungen minimiert werden.
Fig. 4 zeigt in Schnittansicht ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung. Wie in den vorstehenden Ausführungsbeispielen ist der Körper 4 wiederum ein vorgefertigter Körper, der zwischen der Leiterplatte 1 und der Zentrierleiste 3 angeordnet ist, an diese jeweils angrenzt, und durch den sich die Pins 2 erstrecken. Im Unterschied zu den , n
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vorangegangenen Ausführungsbeispielen besteht der Körper 4 nunmehr jedoch aus einem geschäumten, d.h. mit Poren versehenen und nicht-leitenden Material, welches vorzugsweise ein ge¬ schäumter Kunststoff ist. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird als Material für den Körper ein Rollenbandmaterial verwendet, das sich besonders einfach auf dem Schaltungsträger 1 anordnen lässt.
In einer Variante sind in dem Körper der Fig. 4 vor der Positionierung der Pins 2 noch keine Durchgangsöffnungen 401 vorgesehen. Vielmehr werden die Pins im Rahmen des Einpressens in die Durchkontaktierungen 103 durch den geschäumten Kunststoffkörper gedrückt, wobei die Pins 2 die Durchgangsöffnungen 401 selbst durch das Kunststoffmaterial stechen. Nichtsdes¬ totrotz besteht auch die Möglichkeit, dass der geschäumte Kunststoffkörper bereits vorab mit Durchgangsöffnungen 401 versehen ist, durch welche die Pins 2 beim Einpressen hindurch gesteckt werden. Die Durchgangsöffnungen 401 können einen größeren Durchmesser als die Pins aufweisen.
In einem weiteren, in Fig. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel der Anordnung ist der Körper 4 mittels eines Klebefilms 5 mit der Oberseite 101 die Leiterplatte 1 verbunden. Ferner ist der Körper 4 an seiner von der Leiterplatte 1 abgewandten Oberseite mittels eines weiteren Klebefilms 5' mit der der Leiterplatte 1 zu¬ gewandten Unterseite der Zentrierleiste 3 verbunden.
Der Klebefilm 5 kann vor dem Zusammenfügen von Leiterplatte 1 und Körper 4 auf die Unterseite des Körpers oder die Oberseite 101 der Leiterplatte 1 aufgetragen werden. Analog kann der Klebefilm 5' vor dem Zusammenfügen von Körper 4 und Zentrierleiste 3 auf der Oberseite des Körpers oder auf der Unterseite der Zent¬ rierleiste aufgebracht sein. Die Klebung zwischen Körper und Leiterplatte bzw. Zentrierleiste kann zum Beispiel über ein geeignetes Harz oder gegebenenfalls auch über ein geeignetes Verfahren, wie zum Beispiel Reibschweißen, erreicht werden. Das Ausführungsbeispiel der Fig. 5 unterscheidet sich ferner von dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 darin, dass die Durch¬ gangsöffnungen 401 des Körpers 4, in denen die Pins 2 angeordnet sind, eine Querschnittsfläche haben die der Querschnittsfläche der in den Durchgangsöffnungen 401 angeordneten Abschnitte der Pins 2 entspricht, so dass die Oberflächen der Pins 2 die Innenseite der Durchgangsöffnungen 401 berühren.
In einer weiteren, nicht figürlich dargestellten Ausführungsform der Erfindung wird bei diesem Ausführungsbeispiel oder bei einer beliebigen anderen Ausgestaltung der Anordnung auf die Zentrierleiste 3 zur Führung der Pins 2 verzichtet. In diesem Fall kann der Körper 4 direkt mit dem Hauptkörper eines Steckers verbunden werden, in dem sich die Kontaktenden der Pins 2 befinden. Beispielsweise ist der Körper 4 in diesem Fall einstückig mit dem Gehäuse des Steckverbinders ausgebildet.
In dem in Fig. 6 gezeigten Ausführungsbeispiel bilden die Zentrierleiste 3 und der Körper 4 ein integrales, insbesondere einstückiges, Bauteil, was durch die gleiche Schraffur von Zentrierleiste und Körper angedeutet ist.
In dem weiteren Ausführungsbeispiel der Fig. 7, das ansonsten dem ersten Ausführungsbeispiel entspricht, ist in den freien Zwischenräumen, die zwischen den Pins 2 und den Innenseiten der Durchgangsöffnungen 401 gebildet sind, eine Füllung aus elektrisch isolierender Vergussmasse 6 angeordnet, die Be¬ standteil der elektrisch isolierenden Schicht 4,6 ist. Die Vergussmasse 6 wird während der Herstellung der Anordnung in die Durchgangsöffnungen 401 eingebracht und härtet dann aus. Sie unterscheidet sich somit von dem vorgefertigten Körper 4, der bei seiner Positionierung auf dem Schaltungsträger 1 bereits eine feste Struktur und Formgebung aufweist. Bei einer nicht in den Figuren dargestellten Variante dieses Ausführungsbeispiels sind in einzelnen Durchgangsöffnungen 401 mehrere Pins angeordnet. Die Vereinzelung der Pins wird in diesem Fall durch die zusätzlich in den Körper eingebrachte Vergussmasse erreicht .
Fig. 8 zeigt in vergrößerter Darstellung ein weiteres Aus- führungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung. Analog zu dem Ausführungsbeispiel der Fig. 7 ist in den Zwischenräumen zwischen den Pins und den Innenseiten der Durchgangsöffnungen Vergussmasse 6 eingebracht ist. Im Unterschied dem Ausfüh¬ rungsbeispiel der Fig. 7 sind jedoch laterale Durchbrüche 9 in dem Körper 4 vorgesehen, die benachbart zur Oberseite 101 der Leiterplatte 1 bzw. zur Unterseite der Zentrierleiste 3 in dem vorgefertigten Körper 4 ausgebildet sind. Bei der Befüllung des Körpers 4 mit Vergussmasse ist hierdurch eine gleichmäßige Verteilung der Vergussmasse in allen Durchgangsöffnungen 401 des Körpers erzielbar. Die in dem Körper 4 eingebrachten lateralen Durchbrüche 9 können an verschiedenen Positionen angeordnet sein. Insbesondere können sie überlappend oder labyrinth-artig in dem Körper verteilt sein. Die Befestigung des Körpers 4 am Schaltungsträger 1 kann zusätzlich oder alternativ zur Klebung auf verschiedene Art und Weise erfolgen. Insbesondere kann der Körper 4 über Rastnasen oder Schaberippen im Schaltungsträger fixiert bzw. geklemmt sein. Er kann auch mittels der Zentrierleiste 3 an den
Schaltungsträger gedrückt sein.
Wie in Fig. 9 gezeigt, besteht ferner die Möglichkeit, dass der Körper 4 über Federelemente 7 an die Oberseite 101 der Lei¬ terplatte 1 gedrückt wird. Die Federelemente sind dabei an der Unterseite der Zentrierleiste 3 angeordnet. Sie können bereits mit dem Material der Zentrierleiste 3 geformt sein oder über ein zusätzliches Element realisiert werden.
Fig. 10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfin- dungsgemäßen Anordnung. Im Unterschied zu den vorangegangenen Ausführungsformen ist der Körper 4, der wiederum aus geschäumten Kunststoff besteht, an der Unterseite 102 der Leiterplatte 1 angeordnet und verhindert das Whiskerwachstum von dieser Un- , 0
terseite her. Der Körper 4 wird dabei über die Durchkontak- tierungen 103 gestülpt, nachdem die Pins 2 in die Leiterplatte
1 eingelötet oder eingepresst wurden. Er umschließt den Bereich der Pins 2, der aus dem Schaltungsträger 1 nach unten - d.h. von der Unterseite 102 weg - herausragt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist ein vorgefertigter Körper 4 sowohl auf der Oberseite 101 als auch auf der Unterseite 102 des Schaltungsträgers angeordnet, um somit das Whiskerwachstum an beiden Seiten der Durchkontaktierungen zu vermeiden (in den Figuren nicht gezeigt) .
In einem weiteren Ausführungsbeispiel, das in Fig. 11 gezeigt ist, ist der Körper 4 durch eine „verlorene Form" gebildet. Das heißt, der Körper 4 stellt lediglich eine Umrandung für die Pins
2 dar und der Bereich innerhalb der Umrandung wird wiederum mit Vergussmaterial 6 gefüllt, das in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 11 über ein Loch 8 an der Oberseite der Zentrierleiste 3 zugeführt wird. Mit anderen Worten ist der vorgefertigte Körper 4 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Rahmen, der lateral um die Mehrzahl von Pins 2 herum verläuft und zusammen mit der Leiterplatte 1 eine Wanne bildet, die mit der Vergussmasse 6 befüllt ist um die Pins 2 zu vereinzeln und das Whiskerwachstum zu unterdrücken.
Fig. 12 zeigt eine Variante des Ausführungsbeispiels der Fig. 11, bei dem die Füllung des Körpers 4 über eine Öffnung 8' im Schaltungsträger 1 erfolgt. In diesem Fall bildet der Körper 4 zusammen mit der Zentrierleiste 3 die Wanne. Ferner bilden Zentrierleiste 3 und Körper 4 wiederum ein einstückiges Bauteil, was durch die gleiche Schraffur dieser Komponenten angedeutet ist .
Die im Vorangegangenen beschriebenen Ausführungsbeispiele der Anordnung weisen eine Reihe von Vorteilen auf. Insbesondere wird durch die elektrische isolierende Schicht, die den vorgefer¬ tigten Körper 4 und ggf. die Vergussmasse 6 aufweist, das Whiskerwachstum auf einen lokalen, sehr eng eingegrenzten Bereich eingeschränkt. Dieser Bereich ist frei von elektrischen Bauteilen. Insbesondere bei Körpern 4 aus porigem Material wie dem geschäumten Kunststoffmaterial und/oder mit einer
Vergussmasse 6 kann das Whiskerwachstum in einem Abschnitt der Pins 2, der bei konventionellen Anordnungen ohne die elektrisch isolierende Schicht 4,6 besonders von Whiskerwachstum betroffen ist, vollständig unterdrückt oder zumindest sehr stark reduziert sein. Dadurch ist die Gefahr von negativen Auswirkungen der Whiskerbildung auf die elektrische Funktion des Schaltungs- trägers 1, der Pins 2 bzw. weiterer Bauelemente oder des elektronischen Geräts, in dem der Schaltungsträger angeordnet ist, besonders gering.

Claims

Patentansprüche
1. Anordnung für ein elektronisches Gerät, insbesondere ein Steuergerät für ein Kraftfahrzeug mit einem Schaltungsträger (1), wobei der Schaltungsträger (1) plattenförmig mit einer ersten Seite (101) und einer zweiten Seite (102) ausgestaltet ist und eine Mehrzahl von elektrisch leitenden Pins (2) in jeweiligen Durchkontaktierungen (103) des Schaltungsträgers (1) positi¬ oniert ist, wobei sich die Pins (2) zur elektrischen Kontak- tierung von einem oder mehreren Bauteilen von der ersten Seite (101) hin zu einem Kontaktende erstrecken,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s
auf einer Seite des Schaltungsträgers (1), welche die erste oder die zweite Seite (101, 102) ist, im Bereich der Pins (2) eine elektrisch isolierende Schicht (4, 6) angeordnet ist, die einen vorgefertigten Körper (4) aufweist, der an der einen Seite (101, 102) des Schaltungsträgers (1) positioniert ist, wobei ein Abschnitt jedes Pins (2), der benachbart zur jeweiligen
Durchkontaktierung (103) auf der einen Seite angeordnet ist, von Material der isolierenden Schicht (4, 6) durchgängig lateral umschlossen ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, wobei der vorgefertigte Körper (4) an dem Schaltungsträger (1) anliegt.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Pins (2) jeweils eine Beschichtung aufweisen, die Zinn und/oder Zink enthält.
4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pins (2) in die Durchkontaktierungen (103) eingepresst sind und/oder in den Durchkontaktierungen (103) mit einer Lötverbindung gehalten sind.
5. Anordnung nach den Ansprüchen 3 und 4, wobei die Pins (2) in die Durchkontaktierungen (103) eingepresst sind und - mindestens ein Pin im Bereich der Durchkontaktierung (103) und/oder in dem von der elektrisch isolierenden Schicht (4, 6) umschlossenen Abschnitt von der Beschichtung unbedeckt ist oder
- bei mindestens einem Pin im Bereich der Durchkontaktierung (103) und/oder in dem von der elektrisch isolierenden Schicht (4,
6) umschlossenen Abschnitt die Beschichtung beschädigt, ins¬ besondere abgeschabt, ist.
6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgefertigte Körper (4) ein poriges
Material aufweist oder daraus gebildet ist, insbesondere aus einem geschäumten oder elastischen Kunststoffmaterial , und dass die Pins (2) mit ihrem zur Durchgangskontaktierung (103) benachbarten Abschnitt durch das porige Material durchgedrückt sind und/oder in Durchgangsöffnungen (401) im porigen Material angeordnet sind.
7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgefertigte Körper (4) aus einem Vollmaterial gebildet ist, insbesondere aus einem Kunst¬ stoffmaterial .
8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgefertigte Körper (4) mehrere Durchgangsöffnungen (401) aufweist, wobei in jeder Durchgangsöffnung (401) der zur Durchkontaktierung (103) benachbarte Abschnitt eines einzelnen Pins (2) angeordnet ist, so dass die Durchgangsöffnung (401) den zur Durchkontaktierung (103) benachbarten Abschnitt des jeweiligen einzelnen Pins (2) durchgängig umschließt.
9. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgefertigte Körper (4) mehrere Durchgangsöffnungen (401) aufweist, wobei in jeder Durch- gangsöffnung (401) der zur Durchkontaktierung (103) benachbarte Abschnitt mindestens eines der Pins (2) angeordnet ist und die Durchgangsöffnungen (401) mit einem Vergussmaterial (6) gefüllt sind .
10. Anordnung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Durchgangsöffnungen (401) jeweils über einen oder mehrere laterale Durchgänge (9) mit anderen Durchgangsöffnungen (8) verbunden ist.
11. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Zentrierleiste (3), in der die Pins (2) geführt sind, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgefertigte Körper (4) zwischen der Zentrierleiste (3) und der ersten Seite (101) des Schal¬ tungsträgers (1) angeordnet ist.
12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrierleiste (3) einstückig mit dem vorgefertigten Körper (4) ausgebildet ist.
13. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit mindestens einem Federelement (7) , das den vorgefertigten Körper (4) gegen die zumindest eine Seite des Schaltungsträgers (1) drückt.
14. Anordnung nach Anspruch 13 und einem der Ansprüche 11 oder 12, wobei das Federelement (7) zwischen der Zentrierleiste (3) und dem vorgefertigten Körper (4) angeordnet ist und insbesondere an der Zentrierleiste (3) und an dem vorgefertigten Körper (4) abgestützt ist um den vorgefertigten Körper (4) gegen den Schaltungsträger (1) zu pressen.
15. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgefertigte Körper (4) mittels einer oder mehrerer Rastnasen und/oder Schabrippen und/oder einer Klebeverbindung an dem Schaltungsträger (4) und/oder der Zentrierleiste (3) gehalten ist.
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