DE4425803A1 - Leiterplatte - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Leiterplatte mit auf zumindest einer ihrer Seiten aufge­ brachten Leiterbahnen, welche auf der Leiterplatte vorsehbare Bauelemente untereinander bzw. mit Leiterplattenanschlüssen verbinden.

Üblicherweise ergeben sich auf dem Gebiet der Elektronik bei der Dimensionierung von Lei­ terbahnen auf Leiterplatten keine Probleme. Bei größeren Leistungen, insbesondere bei Netz­ teilen, aber auch in anderen Spezialfällen, bei welchen höhere Ströme in der Größenordnung einiger Ampere oder darüber auftreten, müssen beim Layout der Leiterplatten jene Leiterbah­ nen, die solch hohe Ströme führen, besonders berücksichtigt werden.

Die einfachste, oft angewandte Möglichkeit besteht in einer Verbreiterung solcher Leiterbah­ nen, wodurch jedoch die für die anderen Leiterbahnen zur Verfügung stehende Fläche auf einer Leiterplatte oft drastisch eingeschränkt wird.

Man geht daher oft dazu über, für Hochstromverbindungen auf Leiterbahnen vorgerichtete, abisolierte Leitungen, eindrähtige Bügel mit gebogenen Enden oder gestanzte Brücken zu ver­ wenden, die händisch in dafür vorgesehene Lötaugen gesteckt und mit diesen verlötet werden. Hiedurch ist jedoch eine vollautomatische Bestückung der Leiterplatten ausgeschlossen, was bei der Herstellung zu beträchtlichen Mehrkosten führt.

Aus der EP-A-375 428 geht die Verwendung von Drahtbügeln aus Runddraht zur Erhöhung der Strombelastbarkeit von Leiterbahnen hervor, wobei beispielsweise zwei Drahtbügel mit ihren geraden Abschnitten parallel zueinander auf der Leiterbahn über deren gesamten Länge aufliegen und eine Lötauflage zwischen, neben und auf den Drahtabschnitten aufgebracht wird. Der Querschnitt dieser Lötauflage beträgt hiebei ein Mehrfaches des Querschnittes der Draht­ abschnitte. Da bei dieser Art von Leiterbahnverstärkung der verwendeten Lötmenge eine er­ hebliche Bedeutung für die Strombelastbarkeit zukommt, sind der gesamte Lötvorgang und das verwendete Lot ein kritischer Punkt bei der Fertigstellung der Leiterplatte. Es liegt somit nicht nur der bereits vorhin erwähnte Umstand vor, daß ein automatisches Bestücken der Lei­ terplatte mit den Drahtbügeln auf üblichen Bestückungsautomaten nicht möglich ist, sondern darüber hinaus hängt die tatsächliche Belastbarkeit des Strompfades von dem Lötvorgang ab, so daß ein definierter Querschnitt des Strompfades in der Praxis nicht einhaltbar scheint.

Eine Aufgabe der Erfindung liegt somit darin, eine Leiterplatte mit kostengünstigen Hoch­ stromverbindungen definierten Querschnitts zu finden.

Diese Aufgabe wird, ausgehend von einer Leiterplatte der eingangs genannten Art, erfindungs­ gemäß dadurch gelöst, daß zur Schaffung hochbelastbarer Strompfade zumindest eine der Lei­ terbahnen mittels eines auf sie aufgelöteten Metallstreifens zumindest abschnittsweise verstärkt ist.

Die erfindungsgemäße Lösung ergibt hochbelastbare Strompfade, die nicht auf Kosten der ver­ fügbaren Fläche gehen und die einer vollautomatisierten Bestückung der Leiterplatten auf SMD-Bestückungsautomaten nicht im Wege stehen. Die Verbindung der Metallstreifen mit den Leiterbahnen kann durch Schwallöten - auf der Lötseite - oder durch Reflowlöten - auf der Bauteilseite - erfolgen. Die Erfindung ermöglicht auch eine extrem flache Bauweise, verglichen beispielsweise mit herkömmlichen Drahtbügeln. Weitere Merkmale der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung samt ihrer anderen Vorteile ist im folgenden an Hand beispielsweiser Ausfüh­ rungsformen näher erläutert, die in der Zeichnung veranschaulicht sind. In dieser zeigen

Fig. 1a eine Unteransicht einer ersten Ausführungsform einer Hochstromverbindung auf einer Leiter­ platte, Fig. 1b einen Schnitt nach der Linie Ib-Ib der Fig. 1a, Fig. 2a und 2b in den Fig. 1a und 1b entsprechender Darstellung eine zweite Ausführungsform der Erfindung, Fig. 3 in einer Draufsicht (oder Unteransicht) eine dritte Ausführungsform der Erfindung, Fig. 4 in einer An­ sicht wie Fig. 3 eine vierte Ausfürungsform der Erfindung, Fig. 5 in einem Schnitt eine fünfte Ausführungsform der Erfindung bei einer beidseitig kaschierten Leiterplatte, Fig. 6 in einem Schnitt bei einer sechsten Ausführungsform der Erfindung die Ausbildung eines Anschlußab­ schnittes einer Hochstromverbindung und Fig. 7 bei einer siebenten Ausführungsform in einer Draufsicht (oder Unteransicht) gleichfalls die Ausbildung der Anschlußabschnitte von Hoch­ stromverbindungen.

In den Fig. 1a und 1b ist ein Ausschnitt aus einer Leiterplatte 1 dargestellt, auf der eine blanke, übliche Leiterbahn 2 zwischen zwei Lötaugen 3 aufgebracht ist. Erfindungsgemäß ist auf diese Leiterbahn 2, die typisch eine Dicke von 20 bis 70 µm, vorzugsweise etwa 35 µm, aufweist, ein ebener Metallstreifen 4 vollflächig aufgesetzt und z. B. durch Schwallöten mit der Leiter­ bahn 2 verbunden. Bei typischen Ausführungsbeispielen besitzt dieser Metallstreifen 4, der z. B. aus Kupferblech oder Kupferflachdraht besteht, eine Dicke von etwa 0,5 mm und eine Breite von 5 mm. Selbstverständlich hängt die Dimensionierung des Metallstreifens 4 von den tatsächlich auftretenden Strömen ebenso ab wie von der Art des verwendeten Leitermaterials.

An den Übergangsstellen zwischen den Lötaugen 3 bzw. den Enden der Leiterbahn 2 ist deren Querschnitt durch die Lotkehlen 5 verstärkt, so daß sich auch dort ein dem hohen Strom ent­ sprechender Leiterquerschnitt ergibt. Mit 6 sind bedrahtete, eingelötete Bauelemente bezeich­ net.

Naturgemäß wird man den Metallstreifen 4 möglichst dünn dimensionieren, um die Bauhöhe zu beschränken und breit genug auszuführen, damit er von dem Vakuumaufnehmer eines Be­ stückungsautomaten sicher erfaßt werden kann. Die Länge bzw. das Gewicht des Metallstrei­ fens 4 ist durch die Haltekraft eines derartigen Vakuumaufnehmers begrenzt.

Die Ausführung nach Fig 2a und 2b besitzt einen Metallstreifen 4, der endseitig je einen eben auf einem Leiterbahnabschnitt 2′ aufliegenden Kontaktierungsabschnitt 4′ aufweist. Zwischen diesen Abschnitten 4′ liegt ein abgekröpfter, von der Oberfläche der Leiterplatte 1 in Abstand liegender Abschnitt 4′′, der im vorliegenden Beispiel mehrere herkömmliche Leiterbahnen 7 überbrückt. Gegebenenfalls könnten solcherart auch Bauelemente überbrückt werden.

Die Ausbildung nach Fig. 2a, b ist besonders dann vorteilhaft, wenn der Metallstreifen 4 aus einem Widerstandswerkstoff z. B. aus Konstantanblech, besteht und als Meßwiderstand, z. B. für den Ausgangsstrom eines Netzteiles, dienen soll.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 zeigt je eine längere Leiterbahn 2 mit zweimal abgewin­ keltem Verlauf. Längs dieser Leiterbahn 2 sind mehrere Metallstreifen 4a hintereinander an­ geordnet, wobei sie mit ihren schmalen Seiten jeweils nahe aneinander liegen. Beim Löten ent­ stehen zwischen den Metallstreifen 4a ausreichend dicke und definierte Lotkehlen, die an den Stellen zwischen den Streifen 4a für einen ausreichenden Querschnitt des Strompfades sorgen.

Eine weitere, auf Fig. 3 aufbauende Variante ist der Fig. 5 zu entnehmen, wonach Metallstreifen 4b auf einer Leiterbann 2 nicht nur hintereinander, sondern auch nebeneinander, mit ihren Längsseiten benachbart angeordnet sein können. Falls die Leiterbahn 2 nur kurz ist, können auch lediglich zwei, nebeneinander liegende Metallstreifen vorgesehen sein (nicht gezeigt). Ebenso ist es denkbar, auf breiteren Leiterbahnen mehr als zwei nebeneinander liegende Reihen von Metallstreifen vorzusehen.

Der Vorteil der Ausführungen nach den Fig. 3 und 4 liegt darin, daß auch längere Leiterbahnen 2 beliebiger Konfiguration mit Hilfe von Metallstreifen einer einzigen Größe verstärkt werden können und daß die Bestückung automatisch erfolgen kann.

Fig. 5 zeigt die Erfindung am Beispiel einer doppelt kaschierten Leiterplatte 1, auf deren bei den Seiten einander gegenüberliegende Leiterbahnen 2c ausgebildet und je mit Hilfe von Me­ tallstreifen 4c verstärkt sind. Die einander gegenüberliegenden Leiterbahnen sind an ihren En­ den in Bohrungen 8 durchkontaktiert. Diese Bohrungen 8 dienen auch zur Aufnahme der An­ schlußdrähte von Bauelementen 6.

Die Ausführungen nach den Fig. 6 und 7 zeigen, daß die zur Verstärkung einer Leiterbahn 2 herangezogenen Metallstreifen 4d über einen Rand der Leiterplatte 1 vorstehende Anschlußab­ schnitte 4d′ aufweisen können.

Bei der Ausführung nach Fig. 6 ist ein solcher Anschlußabschnitt 4d′ mit einer Bohrung 9 für eine Schraubverbindung 10 versehen, mit deren Hilfe ein Leiter 11, z. B. ein Schutzleiter zur Verbindung mit einem nicht gezeigten Metallgehäuse, angeschlossen werden kann.

Bei der Ausführung nach Fig. 7 sind vorstehende Anschlußabschnitte 4d′ als übliche Flach­ steckzungen ausgebildet, denen entsprechende Gegenstücke in einem Stecker 12 zugeordnet sind. Bei den Ausführungen nach Fig. 6 und 7 können die Anschlußabschnitte 4d′ im Bedarfs­ fall auch abgewinkelt, z. B. um 90°, sein.

Claims (14)

1. Leiterplatte (1) mit auf zumindest einer ihrer Seiten aufgebrachten Leiterbahnen (2), welche auf der Leiterplatte vorsehbare Bauelemente (6) untereinander bzw. mit Leiterplattenanschlüs­ sen verbinden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Schaffung hochbelastbarer Strompfade zumindest eine der Leiterbahnen (2) mittels eines auf sie aufgelöteten Metallstreifens (4, 4a, 4b, 4c, 4d) zumindest abschnittsweise verstärkt ist.

2. Leiterplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallstreifen (4) über seine gesamte Länge eben ist und vollflächig auf der Leiterbahn (2) aufliegt (Fig. 1a, b).

3. Leiterplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahn (2) mittels einer Mehrzahl einzelner Metallstreifen (4a, 4b) verstärkt ist (Fig. 3, 4).

4. Leiterplatte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallstreifen (4a) längs der Leiterbahn (2) hintereinander angeordnet sind (Fig. 3).

5. Leiterplatte nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallstreifen (4b) auf der Leiterbahn (2) nebeneinander, mit ihren Längsseiten nebeneinander angeordnet sind (Fig. 4).

6. Leiterplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Leiter­ platte (1) auf deren beiden Seiten einander gegenüberliegende Leiterbahnen (2c) mit Hilfe auf­ gelöteter Metallstreifen (4c) verstärkt und an ihren Enden in Bohrungen (8) durchkontaktiert sind (Fig. 5).

7. Leiterplatte nach einem der Ansprüche 1 oder 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Me­ tallstreifen (4) auf Leiterbahnabschnitten (2′) eben aufliegende Kontaktierungsabschnitte (4′) und zwischen den Kontaktierungsabschnitten (4′) einen abgekröpften, von der Oberfläche der Leiterplatte (1) in Abstand liegenden Abschnitt (4′′) besitzt. (Fig. 2a, b).

8. Leiterplatte nach einem der Ansprüche 7, dadurch gekennzeichnet, daß die abgekröpften Abschnitte (4′′) andere Leiterbahnen (7) und/oder Bauelemente überbrücken (Fig. 2a, b).

9. Leiterplatte nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallstreifen (4) aus einem Widerstandswerkstoff, z. B. aus Konstantanblech, besteht.

10. Leiterplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Metall­ streifen (4d) unter Bildung vorstehender Anschlußabschnitte (4d′) über einen Rand der Leiter­ platte (1) vorstehen (Fig. 6, 7).

11. Leiterplatte nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußabschnitte (4d′) als Flachsteckzungen ausgebildet sind (Fig. 7).

12. Leiterplatte nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußabschnitte (4d′) mit einer Bohrung (9) für eine Schraubverbindung (10) versehen sind (Fig. 6).

13. Leiterplatte nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die An­ schlußabschnitte (4d′) abgewinkelt sind.

14. Leiterplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 8 oder 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallstreifen ein Kupferblech oder ein Kupferflachdraht ist.