WO2018115163A1 - Esd-optimiertes steuergeräte-aufbaukonzept - Google Patents

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WO2018115163A1
WO2018115163A1 PCT/EP2017/083890 EP2017083890W WO2018115163A1 WO 2018115163 A1 WO2018115163 A1 WO 2018115163A1 EP 2017083890 W EP2017083890 W EP 2017083890W WO 2018115163 A1 WO2018115163 A1 WO 2018115163A1
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WO
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electronic
electronic circuit
circuit according
protected
electrostatic discharge
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PCT/EP2017/083890
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Alexander Wenk
Michael Pechtold
Joachim Vom Dorp
Matthias Keuten
Jürgen Henniger
Andreas REIF
Christian Zankl
Erwin Wittmann
Marion Gebhardt
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Aumovio Microelectronic GmbH
Original Assignee
Conti Temic Microelectronic GmbH
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
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    • H05K9/0067—Devices for protecting against damage from electrostatic discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/0213—Electrical arrangements not otherwise provided for
    • H05K1/0254—High voltage adaptations; Electrical insulation details; Overvoltage or electrostatic discharge protection ; Arrangements for regulating voltages or for using plural voltages
    • H05K1/0257—Overvoltage protection
    • H05K1/0259—Electrostatic discharge [ESD] protection
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    • H05K2201/09—Shape and layout
    • H05K2201/09209—Shape and layout details of conductors
    • H05K2201/09654—Shape and layout details of conductors covering at least two types of conductors provided for in H05K2201/09218 - H05K2201/095
    • H05K2201/09781—Dummy conductors, i.e. not used for normal transport of current; Dummy electrodes of components

Definitions

  • the invention relates to an electronic circuit with an ESD protection device, a control device, a motor vehicle with a control device and a method for producing an electronic circuit with an ESD protection device.
  • Electrostatic discharges especially in connection with semiconductor devices, are denoted by the abbreviation ESD (Electrostatic Discharge). Because of the low energy, such electrostatic discharges are harmless to humans, however, the electronic semiconductor devices incorporated into controllers may be susceptible to this.
  • ESD Electrostatic Discharge
  • ESD discharges are delivered directly to a metal conductor (in reality, for example, by the finger of a mechanic, in the ESD test by first touching the conductor with the ESD gun and then the Delivery of the ESD charge).
  • a first aspect of the invention relates to an electronic circuit with an ESD protection device for protecting an electronic component against electrostatic discharge, comprising: a carrier material, a component which is applied to the carrier material, an ESD protection device, which is passed through the carrier material which is arranged adjacent to the electronic component and allows a derivation of the current generated by an electrostatic discharge in order to prevent a dissipation of the current through the component.
  • the ESD protection device may provide that a device on a substrate is protected from electrostatic discharge. Essentially ESD damage can be caused by the momentarily high current from the ESD voltage source through a sensitive component
  • This base plate can be connected in a test case to a return conductor of the ESD gun.
  • electrostatic discharges can be prevented by controlling the wiring conductor guides via appropriate protected plastic geometries are protected so that a direct contact or approach of a charged body is made impossible (eg by tight covers,
  • Ladder guides can not be directly touched by persons (direct discharge).
  • the structural design may have a sufficiently large minimum distance between the conductors and the charged bodies.
  • Controllers can be used as a "lightning arrester" for the ESD flash to direct the discharge current past the sensitive devices directly into the ground return
  • the ground return can be, for example, the base of the circuit, a metal bracket or the housing of a controller protection apparatus can be realized by means of passages in the carrier material in the vicinity of the protected electronic device.
  • the support material with the electronic component can be guided over the ground return conductor or the electronic component can be mounted on the mass ⁇ return conductor. If a problem occurs electrostatic finishing charge
  • the resulting current can be passed directly from the source of the electrostatic discharge in the ground return, through the substrate through the electronic component to be protected is not affected by an electrostatic discharge. That is, no high current is conducted into the electronic component and the electronic component is not damaged.
  • the ground returns can i.a. be used for stiffening support plates made of aluminum, steel or printed circuit board material with printed conductors. Care should be taken that an approaching, electrically charged body is more likely to discharge into a ground conductor (e.g., base plate or annular open ground wire around a sensitive device) rather than a signal line to be protected which is connected to a sensitive electronic device. It may be the case that ESD-damaged components retain their full function for the time being. The failure of the components can then occur in an uncertain period of time, since the ESD damaged components are no longer suitable for a continuous load.
  • a ground conductor e.g., base plate or annular open ground wire around a sensitive device
  • a passage or a plurality of feedthroughs is introduced into the carrier material of the electronic component to be protected.
  • the feedthroughs should be placed adjacent to the electronic component to be protected.
  • the carrier material with the feedthroughs and the electronic component can be arranged above a ground return, eg a conductive base plate or the housing.
  • the current can be conducted through the feedthrough into the earth return, so that no high currents are introduced into the electronic component.
  • the electronic components to be protected can thus be removed from the direct discharge path of the electrostatic discharge and thereby protected.
  • the feedthroughs used in the substrate may have a variety of different shapes.
  • the feedthroughs may be circular holes in the substrate but may also be rectangular, triangular, hexagonal, semi-circular or any other shape.
  • the bushings can also be grooves which are arranged around the component to be protected.
  • the ESD protection device may be used in addition to an electrostatic discharge passage, i. a hole, also provide an electrical feedthrough. That the substrate is pierced by an electrical conductor so that the electrical conductor extends from the top to the bottom of the substrate.
  • the bushings can be designed with small diameters.
  • a further embodiment of the invention provides that the conductive via has an elevation, for example in the form of a tip, out of the plane of the carrier material.
  • the electrostatic discharge current can be given a point of attack so that the flash of the discharge is "attracted" by the metallized tip and introduced directly into the ground return.
  • An embodiment of the invention provides that a plurality of feedthroughs are provided in the carrier material, adjacent to the electronic component.
  • a multiplicity of feedthroughs can be provided in the carrier material.
  • the bushings may be holes, metallic bushings or metal bushings with a tip.
  • the individual feedthroughs can be arranged adjacent to the device to be protected in order to ensure the best possible ESD protection. It is also possible to combine the different types of feedthroughs in an ESD protection device to combine the advantages of each type of feedthrough.
  • Bushings are arranged equidistant from each other.
  • the bushings in the carrier material can have the same distance from each other. Thus, a regular pattern may arise and sufficient capacity remains in the substrate to integrate electrical leads. It should be noted at this point that the number of penetrations can have ⁇ also different distances between them. In particular, so particularly sensitive or provide more intensive ESD protection to important parts by placing more feedthroughs or bushings closer together and closer to the electronic device to be protected.
  • Another embodiment of the invention provides that the bushings are arranged equidistant from the electronic component to be protected.
  • the bushings can also all have a constant distance from the electronic component to be protected. As a result, a geometry can be achieved, which protects all sides of the protected component to the same extent.
  • the bushings may have different distances to the electronic component.
  • a plurality of feedthroughs may be provided for ESD protection, so that they are particularly protected so as to prevent an increased current in the supply line to the electronic component and thus the damage of the electronic component.
  • Completations are arranged completely or partially around the electronic component to be protected around.
  • the bushings can be arranged around the electronic component to be protected. Again, the bushings can be arranged equidistant from each other and / or equidistant from the component to be protected.
  • An embodiment of the invention provides that a
  • Implementation is arranged equidistant to two electronic components.
  • a bushing can be arranged equidistant to two electronic components to be protected, i. the bushing is located between two components and can simultaneously protect both components against electrostatic discharge.
  • Implementations be different or be varied freely. The distances can be adjusted depending on the component to be protected and the potential hazard at this point, so you can respond to various scenarios.
  • An embodiment of the invention provides that the carrier material is a flexible guide foil.
  • the substrate may be a flexible printed circuit film. This can be easily adapted to the surface of the respective ground return, regardless of whether it is a base plate, a conductive holder or a housing.
  • a further aspect of the invention relates to a control device with an electrical described above and below
  • Circuit for protecting electronic components against electrostatic discharge Another aspect of the invention relates to a vehicle with a control device described above and below.
  • vehicle is not limited to a car alone, but also includes trucks, buses, tractors, tanks, construction machinery, rail vehicles, ships, aircraft such as helicopters or aircraft, bicycles and motorcycles.
  • Another aspect of the invention relates to a method of making an electrical circuit for protecting electronic components from electrostatic discharge.
  • a leadthrough is produced by a carrier material which is arranged adjacent to the electronic component to be protected and makes it possible to dissipate the current generated by an electrostatic discharge in order to prevent the current from being conducted through the component.
  • the method may provide that at least one feedthrough, e.g. a hole or via, is placed in a substrate such that an electrostatic discharge is passed through the passage, through the substrate, to a mass return.
  • at least one feedthrough e.g. a hole or via
  • an electrostatic discharge is passed through the passage, through the substrate, to a mass return.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a
  • FIG. 5 shows a schematic representation of a
  • An ESD protection device having a leadthrough adjacent to an electronic device according to an embodiment of the invention shows a schematic representation of a vehicle with a control device with an ESD protection device according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an ESD protection device 100. It has a carrier material 110 and a feedthrough 120, which is arranged adjacent to an electronic component 200.
  • the electronic component 200 is connected to the carrier material 110 and in the carrier ⁇ material 110, the electrical leads for the electronic component 200 run.
  • the carrier material 110 with the feedthrough 120 can be arranged above a ground return. By this arrangement, an electrostatic discharge can discharge directly into the ground return without striking the substrate 110 and damaging the electronic device 200 thereon.
  • FIG. 2 shows a metallized feedthrough 130 through the carrier material 110. Due to the metallization, the electricity from the electrostatic discharge can be better from the
  • Fig. 3 shows a metallized leadthrough 140 with a top formed out of the plane tip.
  • the tip is applied to the metallized leadthrough 140 to reduce the distance between the metallized leadthrough 140 and the object from which the electrostatic discharge originates.
  • An object from which an electrostatic discharge emanates may, for example, be a human finger which mounts or repairs the electrical circuit or a tool for repair.
  • an active point of attack for the current is offered by the metallized feedthrough 140 with a tip.
  • Fig. 4 shows an electrical circuit with an ESD protection device 100 which is mounted over a holder.
  • the bracket can be made of metal and is earthed in this case.
  • the holder represents the Massegur installation.
  • the substrate 110 is in Fig. 4 of a flexible film, in which the supply lines for the electronic component 200 are integrated.
  • the passages 120 are executed in FIG. 4 as circular holes and arranged around the component 200 to be protected.
  • the distances between the individual feedthroughs 120 are the same and also the distance between the individual feedthroughs 120 and the component 200 to be protected are designed to be consistent.
  • a leadthrough 120 is suitable for protecting two electronic components 200, in which the
  • Implement 120 is disposed between two electronic components 200 to be protected. Ideally, in this case, the feedthrough 120 is arranged such that the distance to both electronic components 200 is the same.
  • FIG. 5 shows an electrical circuit with an ESD protection device 100 in a further embodiment.
  • the carrier material 110 is designed as a flexible film and this is arranged around the Massegur entry around.
  • the feedthroughs 120 are placed close to the electronic device 200 to be protected so that effective protection against electrostatic discharges is possible.
  • the electrostatic discharge thus takes place through the leadthrough 120 of the carrier material 110 and is returned via the ground return, so that no high electrical loads occur for the component 200 to be protected.
  • an electric circuit can be prevented from damages caused by electrostatic discharges.
  • FIG. 6 shows a vehicle 600 with a control unit 610, in which an electrical circuit with an ESD protection device 100 is installed.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Elimination Of Static Electricity (AREA)
  • Structure Of Printed Boards (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektronische Schaltung mit einer ESD-Schutzvorrichtung (100) zum Schutz eines elektronischen Bauelementes (200) vor einer elektrostatischen Entladung, aufweisend ein Trägermaterial (110), ein elektronisches Bau- element (200), das auf dem Trägermaterial (110) aufgebracht ist, eine ESD-Schutzvorrichtung (100), welche eine Durchführung (120, 30, 140) durch das Trägermaterial (110) aufweist, die benachbart zum elektronischen Bauelement (200) angeordnet ist und ein Ableiten des durch eine elektrostatische Entladung erzeugten Stroms ermöglicht.

Description

Beschreibung
ESD-optimiertes Steuergeräte-Aufbaukonzept Die Erfindung betrifft eine elektronische Schaltung mit einer ESD-Schutzvorrichtung, ein Steuergerät, ein Kraftfahrzeug mit einem Steuergerät und ein Verfahren zur Herstellung einer elektronischen Schaltung mit einer ESD-Schutzvorrichtung . Elektrostatische Entladungen, insbesondere in Verbindung mit Halbleiterbauelementen, werden mit der Abkürzung ESD bezeichnet (Electrostatic Discharge) . Wegen der geringen Energie sind solche elektrostatischen Entladungen ungefährlich für den Menschen, jedoch die in Steuergeräten verbauten elektronischen Halbleiterbauelemente können diesbezüglich anfällig sein.
Dabei sind grundsätzlich zwei verschiedene ESD-Ereignisse zu berücksichtigen : - ESD-Entladungen werden direkt auf einen metallischen Leiter abgegeben (in der Realität durch z.B. den Finger eines Monteurs, beim ESD-Test durch vorheriges Berühren des Leiters mit der ESD-Pistole und danach der Abgabe der ESD-Ladung) .
- ESD-Entladungen werden durch die Luft („Blitze") auf den Leiter abgegeben (Realität: geladener Finger eines Monteurs nähert sich einem Leiter bis der Überschlag stattfindet; ESD-Test: geladene Pistole nähert sich dem Leiter bis zum Überschlag)
Beide Ereignisse haben unterschiedliche Grenzwerte der maximal zu überstehenden Spannungen (üblicherweise z.B. Direktentladung z.B. max . 8kV, z.B. Luftentladung max . 15kV) . Deshalb ist es sehr wichtig verbesserte Aufbaukonzepte mit ESD-Schutz zu entwickeln, die auch gesteigerte Kundenanforderungen von z.B. 8kV- auf 18kV-Entladungen abdecken können. Es ist die Aufgabe der Erfindung, die Ausfallwahrscheinlichkeit eines Steuergerätes zu reduzieren.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen .
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine elektronische Schaltung mit einer ESD-Schutzvorrichtung zum Schutz eines elektronischen Bauelementes vor einer elektrostatischen Entladung, aufweisend: ein Trägermaterial, ein Bauelement, das auf dem Trägermaterial aufgebracht ist, eine ESD-Schutzvorrichtung, welche eine Durchführung durch das Trägermaterial aufweist, welche benachbart zum elektronischen Bauelement angeordnet ist und ein Ableiten des durch eine elektrostatische Entladung erzeugten Stroms ermöglicht, um ein Ableiten des Stroms durch das Bauelement zu verhindern.
Die ESD-Schutzvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann vorsehen, dass ein Bauelement auf einem Trägermaterial vor elektrostatischen Entladungen geschützt wird. ESD-Schäden können im Wesentlichen durch den kurzzeitig hohen Strom von der ESD-Spannungsquelle durch ein empfindliches Bauelement
(Halbleiter) zur Masse bzw. größerer elektrischen Kapazität im Steuergerät entstehen. Dies ist meistens eine metallische
Grundplatte oder das Gehäuse. Diese Grundplatte kann in einem Testfall an einem Rückleiter der ESD-Pistole angeschlossen sein. Zum einen können elektrostatische Entladungen unterbunden werden, indem die Verdrahtungsleiterführungen über entspre- chende Kunststoff-Geometrien so geschützt werden, dass ein direktes Berühren oder ein Annähern eines geladenen Körpers unmöglich gemacht wird (z.B. durch dichte Abdeckungen,
Kunststoff-Abstandsringe um Stanzgitterleiter, u. ä.).
Im Wesentlichen kann hiermit folgendes erzielt werden:
Leiterführungen können von Personen nicht direkt berührt werden (direkte Entladung) .
Die konstruktive Ausgestaltung kann einen ausreichend großen Mindestabstand zwischen den Leitern und den geladenen Körpern aufweisen.
Um einen hohen ESD-Schutz bis zu hohen Spannungen zu erzielen, kann es erforderlich sein, am Steuergerät keinerlei nach außen hin offenliegende Verdrahtungsleiter zu haben. Dies kann z.B. durch die Verwendung von flexiblen Leiterfolien, Abdeckungen/Deckeln erreicht werden, welche dicht ausgeführt sind (verschweißt/laminiert) . Bereits vorhandene elektrisch leitfähige Geometrien des
Steuergerätes können als „Blitzableiter" für den ESD-Blitz genutzt werden, um den Entladungsstrom an den empfindlichen Bauelementen vorbei direkt in den Masserückleiter zu leiten. Die Masserückleitung kann z.B. die Grundplatte der Schaltung, eine metallische Halterung oder das Gehäuse eines Steuergeräts sein. Die ESD-Schutzvorrichtung kann mittels Durchführungen in dem Trägermaterial in der Nähe des zu schützenden elektronischen Bauelements realisiert werden. Das Trägermaterial mit dem elektronischen Bauelement kann über den Masserückleiter geführt werden bzw. das elektronische Bauelement kann auf dem Masse¬ rückleiter befestigt werden. Bei einer auftretenden elektrostatischen Endladung kann der auftretende Strom direkt von der Quelle der elektrostatischen Entladung in die Masserückführung, durch das Trägermaterial hindurch, geleitet werden. Hierdurch wird das zu schützende elektronische Bauelement nicht durch eine elektrostatische Endladung betroffen. D.h. es wird kein hoher Strom in das elektronische Bauelement geleitet und das elektronische Bauelement wird nicht beschädigt.
Die Masserückleitungen können u.a. zur Versteifung dienende Trägerplatten aus Alu, Stahl oder mit Leiterbahnen bedrucktes Leiterplattenmaterial sein. Es sollte darauf geachtet werden, dass ein sich nähernder, elektrisch geladener Körper eher in einen Masseleiter (z.B. Grundplatte oder ringförmiger offener Masseleiterzug um ein empfindliches Bauelement herum) entlädt als in eine zu schützende Signalleitung, welche mit einem empfindlichen elektronischen Bauelement verbunden ist. Es kann der Fall eintreten, dass ESD-geschädigte Bauelemente vorläufig ihre volle Funktion beibehalten. Der Ausfall der Bauelemente kann anschließend in einer ungewissen Zeitspanne auftreten, da die ESD geschädigten Bauelemente nicht mehr für eine Dauerbelastung geeignet sind.
Für die ESD-Schutzvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung müssen keine zusätzlichen Bauelemente im Steuergerät verbaut werden. Die ohnehin vorhandenen Bauelemente können geometrisch anders gestaltet werden. Hierdurch können zusätzliche Kosten und Aufwand bei der Herstellung vermieden werden. Hierzu wird eine Durchführung bzw. eine Vielzahl von Durchführungen in das Trägermaterial des zu schützenden elektronischen Bauelements eingebracht. Die Durchführungen sollten benachbart zu dem zu schützenden elektronischen Bauelement angeordnet werden. Das Trägermaterial mit den Durchführungen und dem elektronischen Bauelement kann über einer Masserückführung, z.B. einer leitenden Grundplatte oder dem Gehäuse, angeordnet werden. Bei einer elektrostatischen Entladung kann der Strom, durch die Durchführung hindurch, in die Masserückführung geleitet werden, sodass keine hohen Ströme in das elektronische Bauelement eingebracht werden.
Die zu schützenden elektronischen Bauelemente können somit aus dem direkten Entladungspfad der elektrostatischen Entladung entfernt und hierdurch geschützt werden.
Den steigenden ESD-Anforderungen bei der Entwicklung von Steuergeräten kann somit Rechnung getragen werden.
Die eingesetzten Durchführungen in dem Trägermaterial können eine Vielzahl von verschiedenen Formen aufweisen. Die Durchführungen können kreisrunde Löcher in dem Trägermaterial sein aber auch rechteckig, dreieckig, sechseckig, halbreisförmig oder jede andere Form aufweisen. Des Weiteren können die Durchführungen auch Nuten sein, welche um das zu schützende Bauelement angeordnet sind.
Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die
Durchführung eine leitende Durchkontaktierung aufweist.
Die ESD-Schutzvorrichtung kann außer einer Durchführung für die elektrostatische Entladung, d.h. ein Loch, auch einen elektrisch Durchkontaktierung vorsehen. D.h. das Trägermaterial ist von einem elektrischen Leiter durchbrochen, sodass der elektrische Leiter von der Oberseite bis zur Unterseite des Trägermaterials reicht. Durch diese Anordnung kann die auf der Oberseite des Trägermaterials eintreffende elektrostatische Entladung direkt an den Masserückleiter weitergeleitet werden. Somit können die Durchführungen mit kleinen Durchmessern gestaltet werden. Des Weiteren kann es durch die Durchkontaktierungen möglich sein, dickere Schichten, wie z.B. Leiterplatten, mit der
ESD-Schutzvorrichtung auszustatten und diese effektiv zu schützen . Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die leitende Durchkontaktierung eine Erhebung, bspw. in Form einer Spitze aus der Ebene des Trägermaterials heraus aufweist .
Durch die Spitze kann dem Strom der elektrostatischen Entladung ein Angriffspunkt gegeben werden, sodass der Blitz der Entladung durch die metallisierte Spitze „angezogen" wird und direkt in die Masserückführung eingeleitet wird.
Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass mehrere Durchführungen in dem Trägermaterial, benachbart zu dem elektronischen Bauelement, vorgesehen sind.
Zum ESD-Schutz eines elektronischen Bauelementes können eine Vielzahl von Durchführungen in dem Trägermaterial vorgesehen sein. Hierbei können die Durchführungen Löcher, metallische Durchführungen oder metallische Durchführungen mit Spitze sein. Die einzelnen Durchführungen können benachbart zu dem zu schützenden Bauelement angeordnet werden, um einen bestmöglichen ESD-Schutz zu gewährleisten. Es können auch die verschiedenen Arten von Durchführungen in einer ESD-Schutzvorrichtung kombiniert werden, um die Vorteile der einzelnen Durchführungstypen zu kombinieren.
Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die
Durchführungen äquidistant zueinander angeordnet sind.
Die Durchführungen im Trägermaterial können denselben Abstand untereinander aufweisen. Somit kann ein regelmäßiges Muster entstehen und in dem Trägermaterial bleibt ausreichen Kapazität vorhanden, um elektrische Leitungen zu integrieren. Es sei an dieser Stelle darauf verwiesen, dass die Vielzahl von Durchführungen auch unterschiedliche Abstände untereinander auf¬ weisen können. Insbesondere können so besonders empfindliche oder wichtige Teile mit einem intensiveren ESD-Schutz versehen werden, indem mehr Durchführungen oder die Durchführungen dichter beisammen und dichter an dem zu schützenden elektronischen Bauelement angeordnet werden.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Durchführungen äquidistant zu dem zu schützenden elektronischen Bauelement angeordnet sind.
Neben einer äquidistanten Anordnung der Durchführungen untereinander, können die Durchführungen auch alle einen gleichbleibenden Abstand zu dem zu schützenden elektronischen Bauelement aufweisen. Hierdurch kann eine Geometrie erreicht werden, welche alle Seiten des zu schützenden Bauelements im gleichen Maße schützt. Auch hier sei darauf verweisen, dass die Durchführungen unterschiedliche Abstände zu dem elektronischen Bauelement aufweisen können. Insbesondere in dem Bereich mit vielen elektrischen Zuleitungen zu dem elektronischen Bauelement können mehrere Durchführungen zum ESD-Schutz vorgesehen sein, sodass diese besonders geschützt werden, um somit einen erhöhten Strom in der Zuleitung zu dem elektronischen Bauelement zu verhindern und somit die Beschädigung des elektronischen Bauelements .
Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die
Durchführungen vollständig oder teilweise um das zu schützende elektronische Bauelement herum angeordnet sind.
Für den ESD-Schutz eines elektronischen Bauelements von verschiedenen Angriffswinkeln können die Durchführungen um das zu schützende elektronische Bauelement angeordnet werden. Auch hier können die Durchführungen äquidistant zueinander und/oder äquidistant zu dem zu schützenden Bauelement angeordnet sein. Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass eine
Durchführung äquidistant zu zwei elektronischen Bauelementen angeordnet ist. Neben der äquidistanten Verteilung der Durchführungen untereinander und der äquidistanten Verteilung der Durchführungen zu dem zu schützenden elektronischen Bauelement, kann auch eine Durchführung äquidistant zu zwei zu schützenden elektronischen Bauelementen angeordnet werden, d.h. die Durchführung befindet sich zwischen zwei Bauelementen und kann gleichzeitig beide Bauelemente vor einer elektrostatischen Entladung schützen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können die Abstände zwischen dem zu schützenden Bauelement und den
Durchführungen unterschiedlich sein bzw. frei variiert werden. Die Abstände können abhängig von dem zu schützenden Bauelement und dem Gefährdungspotenzial an dieser Stelle angepasst werden, so kann auf diverse Szenarien reagiert werden. Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Trägermaterial eine flexible Leitfolie ist.
Um das Trägermaterial an die Masserückführung bzw. die Lei¬ terplatte anpassen zu können, kann das Trägermaterial eine flexible Leiterfolie sein. Diese kann einfach an die Oberfläche der jeweiligen Masserückführung angepasst werden, unabhängig ob diese eine Grundplatte, ein leitender Halter oder ein Gehäuse ist . Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Steuergerät mit einer oben und im Folgenden beschriebenen elektrischen
Schaltung, zum Schutz von elektronischen Bauelementen vor elektrostatischer Entladung. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem oben und im Folgenden beschriebenen Steuergerät.
Die Bezeichnung Fahrzeug ist nicht alleine auf einen Pkw be- grenzt, sondern schließt auch Lkw, Busse, Traktoren, Panzer, Baumaschinen, Schienenfahrzeuge, Schiffe, Luftfahrzeuge, wie Helikopter oder Flugzeuge, Fahrräder und Motorräder mit ein.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Schaltung, zum Schutz elektronischer Bauelemente vor elektrostatischer Entladung. Hierbei wird eine Durchführung durch ein Trägermaterial erzeugt, welche benachbart zu dem zu schützenden elektronischen Bauelement angeordnet ist und ein Ableiten des durch eine elektrostatische Entladung erzeugten Stroms ermöglicht, um ein Ableiten des Stroms durch das Bauelement zu verhindern.
Das Verfahren kann vorsehen, dass zumindest eine Durchführung, z.B. ein Loch oder eine Durchkontaktierung, in ein Trägermaterial eingebracht wird, sodass eine elektrostatische Entladung durch die Durchführung, durch das Trägermaterial hindurch, auf eine Masserückführung geleitet wird. Hierdurch können die elektronischen Bauelemente vor Überspannungsschäden durch elektrostatische Entladungen geschützt werden.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen und Figuren. Die Figuren sind schematisch und nicht maßstabsgetreu. Sind in der nachfolgenden Beschreibung in verschiedenen Figuren die gleichen Bezugszeichen angegeben, so bezeichnen diese gleiche oder ähnliche Elemente. Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer
ESD-Schutzvorrichtung mit einer Durchführung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer
ESD-Schutzvorrichtung mit einer metallisierten Durchführung, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung . Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer
ESD-Schutzvorrichtung mit einer metallisierten Durchführung mit einer Spitze, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung einer
ESD-Schutzvorrichtung mit einer Durchführung benachbart zu einem elektronischen Bauelement, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung einer
ESD-Schutzvorrichtung mit einer Durchführung benachbart zu einem elektronischen Bauelement, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Steuergerät mit einer ESD-Schutzvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer ESD-Schutz- vorrichtung 100. Diese weist ein Trägermaterial 110 und eine Durchführung 120 auf, welche benachbart zu einem elektronischen Bauelement 200 angeordnet ist. Das elektronische Bauelement 200 ist mit dem Trägermaterial 110 verbunden und in dem Träger¬ material 110 können die elektrischen Zuleitungen für das elektronische Bauelement 200 verlaufen. Das Trägermaterial 110 mit der Durchführung 120 kann über einem Masserückleiter angeordnet werden. Durch diese Anordnung kann sich eine elektrostatische Entladung direkt in die Masserückleitung entladen, ohne in das Trägermaterial 110 einzuschlagen und das darauf befindliche elektronische Bauelement 200 zu beschädigen.
Fig. 2 zeigt eine metallisierte Durchführung 130 durch das Trägermaterial 110 hindurch. Durch die Metallisierung kann der Strom durch die elektrostatische Entladung besser von der
Oberseite des Trägermaterials 110 durch das Trägermaterial 110 hindurch und anschließend in die Masserückführung geleitet werden. Neben der besseren Leitung des Stroms durch das Trägermaterial 110 hindurch, werden durch die Metallisierung die elektrostatischen Entladungen angezogen . Somit kann ein besserer ESD-Schutz für die elektronischen Bauelemente 200 und somit für die ganze elektrische Schaltung, durch die ESD-Schutzvorrichtung 100, sichergestellt werden. Fig. 3 zeigt eine metallisierte Durchführung 140 mit einer nach oben aus der Ebene ausgebildeten Spitze. Die Spitze wird auf die metallisierte Durchführung 140 aufgebracht, um zum einen den Abstand, zwischen der metallisierten Durchführung 140 und dem Objekt vom welchem die elektrostatische Entladung ausgeht, zu verringern. Ein Objekt von dem eine elektrostatische Entladung ausgeht, kann zum Beispiel ein Finger eines Menschen sein, welcher die elektrische Schaltung montiert oder repariert bzw. ein Werkzeug für eine Reparatur. Zum anderen wird durch die metallisierte Durchführung 140 mit Spitze ein aktiver An- griffspunkt für den Strom angeboten.
Fig. 4 zeigt eine elektrische Schaltung mit einer ESD-Schutz- vorrichtung 100 welche über einer Halterung montiert ist. Die Halterung kann aus Metall sein und ist in diesem Fall geerdet. Somit stellt die Halterung die Masserückführung dar. Das Trägermaterial 110 besteht in Fig. 4 aus eine flexiblen Folie, in welcher auch die Versorgungsleitungen für das elektronische Bauelement 200 integriert sind. Die Durchführungen 120 sind in Fig. 4 als kreisrunde Löcher ausgeführt und um das zu schützende Bauelement 200 angeordnet. Die Abstände zwischen den einzelnen Durchführungen 120 sind gleich und auch der Abstand zwischen den einzelnen Durchführungen 120 und dem zu schützenden Bauelement 200 sind gleichbleibend ausgeführt. Des Weiteren ist in Fig. 4 dargestellt, dass eine Durchführung 120 zum Schutz von zwei elektronischen Bauelementen 200 geeignet ist, indem die
Durchführung 120 zwischen zwei zu schützenden elektronischen Bauelementen 200 angeordnet ist. Idealerweise wird in diesem Fall die Durchführung 120 derart angeordnet, dass der Abstand zu beiden elektronischen Bauelementen 200 gleich groß ist.
Fig. 5 zeigt eine elektrische Schaltung mit einer ESD-Schutz- vorrichtung 100 in einer weiteren Ausführungsform. Hierbei ist das Trägermaterial 110 als flexible Folie ausgeführt und diese wird um die Masserückführung herum angeordnet. Die Durchführungen 120 werden nahe an dem zu schützenden elektronischen Bauelement 200 angeordnet, sodass ein effektiver Schutz vor elektrostatischen Entladungen möglich ist. Die elektrostatische Entladung erfolgt somit durch die Durchführung 120 des Trä- germaterials 110 hindurch und wird über die Masserückführung zurückgeführt, sodass keine hohen elektrischen Belastungen für das zu schützende Bauelement 200 entstehen. Somit kann durch die ESD-Schutzvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Erfindung eine elektrische Schaltung vor Schäden, hervorgerufen durch elektrostatische Entladungen, bewahrt werden.
Fig. 6 zeigt ein Fahrzeug 600 mit einem Steuergerät 610, in welchem eine elektrische Schaltung mit einer ESD-Schutz- vorrichtung 100 verbaut ist.

Claims

Patentansprüche
1. Elektronische Schaltung mit einer ESD-Schutzvorrichtung (100) zum Schutz eines elektronischen Bauelementes (200) vor einer elektrostatischen Entladung, aufweisend:
ein Trägermaterial (110);
ein Bauelement (200), das auf dem Trägermaterial (110) aufgebracht ist;
eine ESD-Schutzvorrichtung (100), welche eine Durchführung (120, 130, 140) durch das Trägermaterial (110) aufweist, die benachbart zum elektronischen Bauelement (200) angeordnet ist und ein Ableiten des durch eine elektrostatische Entladung erzeugten Stroms ermöglicht, um ein Ableiten des Stroms durch das Bauelement (200) zu verhindern.
2. Elektronische Schaltung gemäß Anspruch 1,
wobei die Durchführung (120) ein Loch ist.
3. Elektronische Schaltung gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Durchführung (130) eine leitende Durchkontak- tierung aufweist.
4. Elektronische Schaltung gemäß Anspruch 3,
wobei die leitende Durchkontaktierung (140) eine Erhebung aufweist.
5. Elektronische Schaltung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei mehrere Durchführungen (120, 130, 140) in dem Trägermaterial (110), benachbart zu dem elektronischen Bau¬ element (200), vorgesehen sind.
6. Elektronische Schaltung gemäß Anspruch 5, wobei die Durchführungen (120, 130, 140) äquidistant zueinander angeordnet sind.
7. Elektronische Schaltung gemäß einem der Ansprüche 5 und 6, wobei die Durchführungen (120, 130, 140) äquidistant zu dem zu schützenden elektronischen Bauelement (200) angeordnet sind.
8. Elektronische Schaltung gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die Durchführungen (120, 130, 140) vollständig oder teilweise um das zu schützende elektronische Bauelement (200) herum angeordnet sind.
9. Elektronische Schaltung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Durchführung (120, 130, 140) äquidistant zu zwei elektronischen Bauelementen (200) angeordnet ist.
10. Elektronische Schaltung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das Trägermaterial (110) eine flexible Leitfolie ist.
11. Steuergerät (610) mit einer elektronischen Schaltung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, zum Schutz von elektronischen Bauelementen (200) vor elektrostatischer Entladung.
12. Fahrzeug (600) mit einem Steuergerät (610) gemäß Anspruch 11.
13. Verfahren zur Herstellung einer elektronischen Schaltung, zum Schutz elektronischer Bauelemente vor elektrostatischer
Entladung, folgenden Schritt aufweisend:
Erstellen (601) von einer Durchführung durch ein Trägermaterial, welche benachbart zu dem zu schützenden elekt¬ ronischen Bauelement angeordnet ist und ein Ableiten des durch eine elektrostatische Entladung erzeugten Stroms ermöglicht, um ein Ableiten des Stroms durch das Bauelement zu verhindern.
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