Beschreibung
Leiterplatte und Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte Die Erfindung betrifft eine Leiterplatte für eine elektronische Komponente gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Leiterplatte . In Kraftfahrzeugen werden elektronische Komponenten mit einer elektronischen Steuerschaltung und zugeordneten elektronischen Bauteilen wie Sensoren für unterschiedliche Aufgaben eingesetzt. Beispielsweise werden beim Einsatz der elektronischen Komponente als Steuergerät in einem Getriebe mittels einer Anzahl von Sensoren Drehzahlen von Wellen und Positionen von Gangstellern erfasst .
Die Sensoren sind über elektrische Zuleitungen, insbesondere Stanzgitter oder flexible Folienleiter mit der elektronischen Steuerschaltung elektrisch verbunden, welche üblicherweise auf einer Leiterplatte angeordnet sind. Die Stanzgitter weisen beispielsweise mit Kunststoff umspritzte elektrische Signal¬ leitungen auf und bilden mit dem Sensor als elektronische Komponente und einer Sensorabdeckung einen Sensordom.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Leiterplatte sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Leiterplatte anzugeben. Hinsichtlich der Leiterplatte wird die Aufgabe erfindungsgemäß mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß mit den in Anspruch 6 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche .
Eine Leiterplatte für eine elektronische Komponente umfasst ein elektrisch isolierendes Substrat, eine Anzahl elektrisch leitender Leiterbahnen und mindestens einen Sensordom mit einem Sensorkopf und einem Trägerkörper zur Aufnahme des Sensorkopfes. Erfindungsgemäß ist der Trägerkörper einteilig mit dem Substrat ausgebildet .
Dadurch, dass der Trägerkörper aus dem Substrat der Leiterplatte gebildet ist, sind keine zusätzlichen Materialien zur Her- Stellung des Sensordoms notwendig. Die Leiterplatte ist damit gegenüber dem Stand der Technik wesentlich kosteneffizienter herstellbar. Zudem werden Kosten bei der elektrischen Verbindung des Sensordoms gegenüber bekannten Leiterplatten verringert, da die im Substrat eingebetteten Leiterbahnen zur elektrischen Kontaktierung des Sensordoms verwendbar sind und separate
Stanzgitter, elektrische Leitungen und Abdichtelemente ent¬ fallen .
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Substrat aus einem faserverstärkten Kunststoff, besonders bevorzugt glas¬ faserverstärktem Kunststoff, gebildet ist, so dass die Lei¬ terplatte kostengünstig herstellbar ist. Zudem eignet sich faserverstärkter Kunststoff besonders vorteilhaft als Material für den Trägerkörper, da dieses eine sehr gute mechanische Stabilität ermöglicht.
Die mechanische Stabilität ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der Trägerkörper mit dem Sensorkopf und damit der Sensordom senkrecht von einer Oberflächenseite des Substrats abragt. Die räumlich getrennte Anordnung des Sensorkopfes von der Lei¬ terplatte ist abhängig von einer Position und Lage einer Komponente, deren Parameter vom Sensorkopf erfasst werden sollen . Vorzugsweise ist der Sensorkopf mit wenigstens einer Leiterbahn mechanisch und elektrisch leitend verbunden. Die Anzahl von Leiterbahnen ist auf der Oberflächenseite sowie innerhalb des Substrats angeordnet. Beispielsweise ist dazu die Leiterplatte
mehrlagig ausgebildet und weist mehrere Lagen mit Leiterbahnen auf. Dadurch, dass der Trägerkörper einteilig mit dem Substrat ausgebildet ist, können die im Substrat bereits vorhandenen Leiterbahnen zur elektrischen Kontaktierung des Sensorkopfes verwendet werden, so dass separate elektrische Zuleitungen, insbesondere Stanzgitter oder flexible Folienleiter, nicht erforderlich sind und damit Kosten gegenüber dem Stand der Technik verringerbar sind. Zum Schutz des Sensorkopfes vor äußeren Einflüssen, z. B. Getriebeöl, weist die Leiterplatte vorzugsweise eine den Sensordom einkapselnde Abdeckung auf. Die Abdeckung kann auf den Sensordom laminiert oder mit diesem verklebt werden. Es ist weiterhin ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung der beschriebenen Leiterplatte vorgesehen, wobei der Trägerkörper des Sensordoms einteilig mit dem Substrat der Leiterplatte ausgebildet wird. Das Verfahren ermöglicht eine kosteneffiziente Herstellung der Leiterplatte mit einem gegenüber dem Stand der Technik verringerten Materialaufwand sowie verringerten Verfahrens¬ schritten, da eine separate Montage des Sensordoms auf der Leiterplatte nicht erforderlich ist.
Eine Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass der Trä¬ gerkörper mit einer vorgegebenen Kontur aus dem Substrat herausgetrennt wird, indem eine Schicht in die Leiterplatte eingebracht wird, an dem die isolierenden Schichten der Lei- terplatte nicht haften, wobei zumindest ein Teil des Träger¬ körpers mit dem Substrat einteilig verbunden bleibt. Der herausgetrennte Trägerkörper wird anschließend mit dem Sen¬ sorkopf in Richtung einer Hochachse relativ zur Oberflächenseite des Substrats positioniert. Der verbundene Teil des Träger- körpers bildet den Boden oder Fuß des Sensordoms, wobei eine separate Verbindung des Sensordoms mit der Leiterplatte nicht erforderlich ist. Die Leiterplatte ist somit auf besonders einfache Art und Weise herstellbar.
Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens sieht folgende Schritte vor:
- Bereitstellen einer unbestückten Leiterplatte,
- Anordnen einer Folie mit einer Antihaftbeschichtung innerhalb des Substrats,
- Anordnen des Sensorkopfes innerhalb des Substrats, wobei der Sensorkopf in Bezug auf die Hochachse oberhalb der Folie an¬ geordnet wird,
- Heraustrennen des Trägerkörpers mit der vorgegebenen Kontur, welche einen den Sensorkopf umgebenden Abschnitt umfasst,
- Positionieren des Sensordoms, wobei der herausgetrennte Trägerkörpers mit dem Sensorkopf in Richtung der Hochachse relativ zur Oberflächenseite bewegt wird, und
- Einkapseln des Sensordoms mit einer Abdeckung.
Das Anordnen der Folie sowie des Sensorkopfes innerhalb des Substrats kann beispielsweise im flüssigen Zustand des Substrats erfolgen, wobei dieses anschließend aushärtet. Alternativ ist es auch möglich, die Leiterplatte aus mehreren bereits ausge- härteten Lagen zu fertigen, wobei die Lagen bestimmte Ausformungen zur Aufnahme des Sensorkopfes aufweisen. Die Folie kann auf einfache Art und Weise zwischen den Lagen positioniert werden. Anschließend werden die Lagen miteinander gefügt. Die Folie dient im Verfahren der einfachen Heraustrennung des Trägerkörpers aus dem Substrat, so dass senkrecht zur Hochachse kein Trennprozess erforderlich ist. Dazu wird eine Eintauchtiefe eines Trennwerkzeugs zum Heraustrennen des Trägerkörpers in Abhängigkeit einer Lage der Folie im Substrat eingestellt.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert .
Dabei zeigen:
Figuren 1A bis 5B verschiedene schematische Ansichten eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels einer Leiterplatte während der Herstellung.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die Figuren 1A bis 5B zeigen verschiedene Ansichten einer Leiterplatte 1 während eines Herstellungsverfahrens.
Die Figuren 1A und 1B zeigen die Leiterplatte 1 schematisch in einem ersten Verfahrensschritt Sl, wobei Figur 1A die Lei¬ terplatte 1 in einer semitransparenten Draufsicht und Figur 1B in einer Schnittdarstellung zeigt.
Die gezeigte Leiterplatte 1 ist aus einem elektrisch isolie¬ renden Substrat 1.1 gebildet und weist eine Anzahl elektrisch leitender Leiterbahnen 1.2 auf, wobei eine Leiterbahn 1.2 beispielhaft in Figur 2B gezeigt ist.
Bei dem Substrat 1.1 handelt es sich beispielsweise um eine mehrlagige Trägerplatte, die aus einem faserverstärktem
Kunststoff, z. B. Epoxidharz, gefertigt ist. Die Anzahl von Leiterbahnen 1.2 ist auf jeweils einer Lage im Substrat 1.1 aufgebracht. Figur 2B zeigt eine Leiterbahn 1.2 beispielhaft im Inneren des Substrats 1.1. Zusätzlich dazu weist die Leiter¬ platte 1 zumindest eine Anschlussfläche zur elektrisch Kon- taktierung auf (nicht dargestellt) .
Im ersten Verfahrensschritt Sl wird in das Substrat 1.1 der Leiterplatte 1 eine Folie F mit einer Antihaftbeschichtung, z. B. Polytetrafluorethylen, eingebracht. Die Antihaftbe- schichtung dient dazu, dass die Folie F keine oder zumindest nur eine vernachlässigbar geringe Verbindung mit dem Substrat 1.1 der Leiterplatte 1 eingeht.
Die Folie F ist entsprechend der Dimensionen eines herzu¬ stellenden Sensordoms S relativ zur Leiterplatte 1 ausgebildet. Die Anordnung der Folie F im Substrat 1.1 erfolgt dabei während der Fertigung der Leiterplatte 1 aus dem Substrat 1.1, welches beispielsweise als Gießharz in flüssiger Form bereitgestellt wird und aushärtet. Alternativ ist es auch möglich, die Lei-
terplatte 1 aus mehreren bereits ausgehärteten Lagen zu fertigen .
Die Figuren 2A und 2B zeigen die Leiterplatte 1 in einem zweiten Verfahrensschritt S2, welcher sich zeitlich an den ersten Verfahrensschritt Sl anschließt. Dabei zeigt Figur 2A die Leiterplatte 1 in einer semitransparenten Draufsicht und Figur 2B in einer Schnittdarstellung. Hierbei wird die Leiterplatte 1 mit elektronischen Bauteilen bestückt, wobei in den gezeigten Ausführungsbeispielen als elektronisches Bauteil ein Sensorkopf 2 des Sensordoms S an¬ geordnet wird. Dabei ist der Sensor (Sensorkopf 2) ein her¬ kömmlicher Sensor, beispielsweise ein SOT23 oder SOT89 (SOT = Standard outline transistor) und als ein gehäustes Bauteil ausgebildet. Die Leiterplatte 1 kann mit weiteren nicht ge¬ zeigten elektronischen Bauteilen bestückt werden. Die Anordnung des Sensorkopfes 2 erfolgt ebenfalls während der Fertigung der Leiterplatte 1 aus dem Substrat 1.1, wobei der Sensorkopf 2 beispielsweise in das flüssige Gießharz eingetaucht wird.
Alternativ ist es auch möglich, die ausgehärteten Lagen mit entsprechenden Vertiefungen zur Aufnahme des Sensors und weiterer elektronischer Bauteile zu versehen, wobei die Lagen anschließend miteinander gefügt werden.
Das in Figur 2B gezeigte Ausführungsbeispiel zeigt den Sen¬ sorkopf 2, welcher mit einer Leiterbahn 1.2 im Inneren des Substrats 1.1 verbunden ist. In einem sich an den zweiten Verfahrensschritt S2 zeitlich anschließenden dritten Verfahrensschritt S3 wird eine Kontur K eines herzustellenden Sensordoms S aus dem Substrat 1.1 herausgetrennt. Insbesondere wird eine Kontur K eines in den Figuren 4A bis 5B näher dargestellten Trägerkörpers 2.1 des Sensordoms S herausgetrennt.
Dazu zeigen die Figuren 3A und 3B die Leiterplatte 1 im dritten Verfahrensschritt S3, wobei Figur 3A die Leiterplatte 1 in einer
semitransparenten Draufsicht und Figur 3B in einer Schnittdarstellung zeigt.
Die herauszutrennende Kontur K wird durch die Dimensionen der Folie F bestimmt, die einem Trennwerkzeug, z. B. eine Fräs¬ maschine, bekannt sind. Das Trennwerkzeug trennt den Träger¬ körper 2.1 anschließend entsprechend der Kontur K aus dem Substrat 1.1 heraus, wobei eine Kante eines Bodens oder Fußes des Trägerkörpers 2.1 mit dem Substrat 1.1 verbunden bleibt. Dazu wird beispielsweise an einem in Betrachtungsrichtung des in
Figur 3A gezeigten Ausführungsbeispielspiels rechten Ende der Kontur K eine Eintauchtiefe des Trennwerkzeugs verringert.
Im Anschluss daran wird der Trägerkörper 2.1 in einem vierten Verfahrensschritt S4 mit dem Sensorkopf 2 in Richtung einer Hochachse z relativ zur Leiterplatte 1 positioniert.
Dazu zeigen die Figuren 4A und 4B die Leiterplatte 1 im vierten Verfahrensschritt S4, wobei Figur 4A die Leiterplatte 1 in einer semitransparenten Draufsicht und Figur 4B in einer Schnittdarstellung zeigt.
Der Trägerkörper 2.1, der Sensorkopf 2 sowie ein Abschnitt der Leiterbahn 1.2, welche gemeinsam den Sensordom S bilden, werden im vierten Verfahrensschritt S4 in Richtung der Hochachse z bewegt bis eine Längsausrichtung des Trägerkörpers 2.1 senkrecht zu einer Flachseite der Leiterplatte 1 ist.
Abschließend wird der Sensordom S mit einer Abdeckung 2.2 versehen, wie es in den Figuren 5A und 5B dargestellt ist.
Dabei zeigen die Figuren 5A und 5B die Leiterplatte 1 in einem zeitlich an den vierten Verfahrensschritt S4 anschließenden fünften Verfahrensschritt S5, wobei Figur 5A die Leiterplatte 1 in einer semitransparenten Draufsicht und Figur 5B in einer Schnittdarstellung zeigt.
Die Abdeckung 2.2 ist vorzugsweise aus einem elektrisch isolierenden Material gebildet und wird mediendicht auf dem Sensordom S aufgebracht, z. B. mittels Laminierung oder Verklebung. Mittels der Abdeckung 2.2 ist der Sensordom S vor äußeren Einflüssen, z. B. chemisch aggressive Medien wie Getriebeöle, geschützt. Zusätzlich dazu stabilisiert die Abde¬ ckung 2.2 den Sensordom S mechanisch.
Die derart hergestellte Leiterplatte 1 ist zur Anordnung in einer elektronischen Komponente in einem Kraftfahrzeug, z. B. ein Getriebesteuergerät, geeignet. Der Sensordom S ist dabei - wie bereits eingangs erwähnt - beispielsweise zur Drehzahlerfassung und/oder zur Erfassung von Positionen von Gangstellern vorgesehen .
Die Leiterplatte 1 kann alternativ zu den gezeigten Ausführungsbeispielen auch mehrere Sensordome S aufweisen.
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Bezugs zeichenliste
1 Leiterplatte
1.1 Substrat
1.2 Leiterbahn
2 Sensorkopf
2.1 Trägerkörper
2.2 Abdeckung
F Folie
K Kontur
S Sensordom
Sl bis S5 Verfahrensschritte z Hochachse