DE102011006356A1

DE102011006356A1 - Schaltungsträger mit eingebetteter Schaltungsplatine

Info

Publication number: DE102011006356A1
Application number: DE201110006356
Authority: DE
Inventors: Markus Hackelsperger
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2011-03-29
Filing date: 2011-03-29
Publication date: 2012-10-04
Also published as: WO2012130815A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schaltungsträger (11) mit einem nichtleitenden Substrat (2) mit zwei einander gegenüberliegenden Hauptoberflächen (2a, 2b), von denen wenigstens eine mit einer Leiterstruktur (3a, 3b) zur Verbindung mit elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen (4, 5) versehen ist. Innerhalb des nicht-leitenden Substrats (2) ist eine Schaltungsplatine (7) angeordnet und mittels Durchkontaktierungen (10a, 10b) mit der zumindest einen Leiterstruktur (3a, 3b) verbunden. Die Schaltungsplatine (7) ist mit einer nicht-leitenden Leiterplatte (8) mit zwei einander gegenüberliegenden Hauptoberflächen gebildet, von denen wenigstens eine mit einer Leiterstruktur und darauf angeordneten elektrisch miteinander verbundenen elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen (5) versehen ist.

Description

Elektronische Schaltungen werden zumeist auf isolierenden bzw. nichtleitenden Substraten aus beispielsweise Kunststoff oder Keramik als Schaltungsträger realisiert. Zur elektrischen Verbindung der Bauteile der elektronischen Schaltungen wie beispielsweise Transistoren, Widerstände, Kondensatoren, integrierte Schaltungen usw. sind auf zumindest einer der Hauptoberflächen der Schaltungsträger Leiterstrukturen aufgebracht. Dies erfolgt bei Keramik meist in Dick- oder Dünnschichttechnik und bei Kunststoffsubstraten durch Ätzen der Leiterstruktur aus einer kaschierten Kupferfolie. Häufig sind auch innerhalb des Substrats weitere Leiterstrukturebenen vorhanden, die untereinander und mit den Leiterstrukturen auf den Hauptoberflächen über meist senkrecht zur Hauptoberfläche verlaufende Durchkontaktierungen verbunden sind, um auch komplexere Verdrahtungen realisieren zu können.
Die DE 102 05 450 A1 zeigt einen solchen Schaltungsträger aus mehreren Substratschichten zwischen denen Leiterstrukturebenen angeordnet sind. Außerdem ist diesem Dokument zu entnehmen, dass ein Bauteil auch auf einer der inneren Leiterstrukturebenen angeordnet sein kann und beim Aufbau des Schaltungsträgers in eine innere, thermisch erweichte Substratschicht eingepresst wird. Dies erfordert jedoch, dass die innere Leiterstruktur während der Herstellung des Schaltungsträgers bestückt werden muss.
Einen ähnlichen Schaltungsträger offenbart auch die DE 196 27 543 B4 . Auch dort muss jedoch die Bestückung der inneren Leiterstruktur während der Herstellung des Schaltungsträgers erfolgen.
Häufig stellt sich bei der Entwicklung von Schaltungsträgern das Problem, dass neben ständig wiederkehrenden gleichen Schaltungsbestandteilen kundenspezifische Schaltungsbestandteile, die von Fall zu Fall variieren, auf einem Schaltungsträger angeordnet werden müssen. Dies erfordert meist eine neue Entwicklung eines Schaltungsträgerlayouts, was zu höheren Kosten bereits in der Entwicklungsphase führt. Es müssen dann aber auch verschiedene Schaltungsträger hergestellt und auf Lager gehalten werden, was die Kosten weiter erhöht.
Das Ziel der Erfindung ist es daher, einen Schaltungsträger anzugeben, bei dem der wiederkehrende Schaltungsbestandteil und der spezifische Schaltungsbestandteil getrennt voneinander entwickelt und gefertigt werden können und einfach und kostengünstig zu einem Schaltungsträger möglichst geringer Abmessung verbaut werden können.
Das Ziel wird erreicht durch einen Schaltungsträger nach Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Danach ist der erfindungsgemäße Schaltungsträger mit einem nichtleitenden Substrat mit zwei einander gegenüberliegenden Hauptoberflächen gebildet, von denen wenigstens eine mit einer Leiterstruktur zur Verbindung mit elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen versehen ist. Innerhalb des isolierenden Substrats ist eine Schaltungsplatine angeordnet und mittels Durchkontaktierungen mit der Leiterstruktur verbunden. Die Schaltungsplatine ist ebenfalls mit einem nichtleitenden Substrat mit zwei einander gegenüberliegenden Hauptoberflächen gebildet, von denen wenigstens eine mit einer Leiterstruktur und darauf angeordneten und elektrisch mit der Leiterstruktur verbundenen elektrischen und/oder elektronischen Bauteil versehen. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise beispielsweise der wiederkehrende Schaltungsbestandteil auf der Schaltungsplatine vorgefertigt werden und bei Bedarf in einen Schaltungsträger mit kundenspezifischem Schaltungsbestandteil eingebettet werden.
Es ist aber gleichfalls möglich, auf der Schaltungsplatine einen von Fall zu Fall verschiedenen Schaltungsbestandteil vorzusehen, der dann je nach Kundenwünschen in den Schaltungsträger eingebettet werden oder auch ganz weggelassen werden kann, ohne dass sich das Layout des Schaltungsträgers insbesondere die Struktur der Leiter auf der oder den Hauptoberflächen ändern muss. In einer Weiterbildung der Erfindung sind innerhalb des Substrats weitere Leiterstrukturebenen vorgesehen. Dabei kann das Substrat selbst ebenfalls aus mehreren Schichten, die übereinander angeordnet sind, bestehen.
In einer vorteilhaften Ausbildung sind die weiteren Leiterstrukturebenen mit der Schaltungsplatine über Durchkontaktierungen, die insbesondere senkrecht zu den Hauptoberflächen verlaufen, elektrisch in Kontakt.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausbildung des erfindungsgemäßen Leitungsträgers sind die Abmessungen der Schaltungsplatine geringer als die des Schaltungsträgers, so dass die Schaltungsplatine vollständig in das Substrat des Schaltungsträgers eingebettet ist. Hierdurch ist es möglich, Schaltungsplatinen unterschiedlicher Größen und Gestalt, die je nach Anwendungsfall ausgewählt werden können, zu verwenden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Hilfe von Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
1 einen mehrschichtigen Schaltungsträger,
2 einen erfindungsgemäßen Schaltungsträger mit eingebetteter Schaltungsplatine.
1 zeigt einen herkömmlichen mehrschichtigen Schaltungsträger 1, der mit einem nichtleitenden Substrat 2 gebildet ist, das zwei einander gegenüberliegende Hauptoberflächen 2a, 2b aufweist. Das Substrat 2 kann dabei in einem Stück gefertigt sein oder aus mehreren Schichten bestehen, die verklebt oder durch Aufschmelzen oder sonstwie miteinander verbunden. Auf den beiden Hauptoberflächen 2a, 2b sind Leiterstrukturen 3a, 3b aufgebracht, die dazu dienen, elektrische und/oder elektronische Bauteile wie beispielsweise Transistoren, Widerstände, Kondensatoren, Spulen, integrierte Schaltungen, usw. miteinander zu verbinden.
In bekannter Weise sind weitere Leiterstrukturen 6a, 6b im Inneren des Schaltungsträgers in das Substrat 2 eingebettet, wobei die inneren Leiterstrukturen 6a, 6b miteinander und auch mit den Leiterstrukturen 3a, 3b auf den Hauptoberflächen 2a, 2b des Schaltungsträgers 1 mittels Durchkontaktierungen (nicht dargestellt) verbunden sein können, um beispielsweise Bauelemente auf der ersten Hauptoberfläche 2a mit solchen auf der zweiten Hauptoberfläche 2b miteinander zu verbinden oder auch um komplexere Verdrahtungen, die in einer Ebene nicht möglich sind, realisieren zu können.
In der 1 sind eine erste Gruppe von elektronischen/elektrischen Bauteilen 4 und eine zweite Gruppe von elektrischen/elektronischen Bauteilen 5 dargestellt. Im dargestellten Beispiel soll die erste Gruppe von Bauteilen 4 eine kundenspezifische Beschaltung bilden, die von Fall zu Fall unterschiedlich ausgelegt sein kann. Die zweite Gruppe von Bauteilen 5 soll einen immer wiederkehrenden Schaltungsbestandteil bilden, bei dem also die Anzahl von Bauteilen sowie deren Verdrahtung und das entsprechend erforderliche Layout der Leiterstruktur immer gleich ist.
Da im dargestellten Beispiel der 1 beide Schaltungsbestandteile auf den beiden Hauptoberflächen 2a, 2b ausgeführt sind, ist es erforderlich, das Layout der Leiterstrukturen 3a, 3b auf den Hauptoberflächen 2a, 2b sowie gegebenenfalls die Durchkontaktierungen zur Verbindung mit den inneren Leiterstrukturen 6a, 6b für jeden kundenspezifischen Schaltungsbestandteil neu zu gestalten.
2 zeigt nun einen erfindungsgemäßen Schaltungsträger 11, in dessen Substrat 2 eine Schaltungsplatine 7 eingebettet ist. In der 2 sind für gleiche Bestandteile gleiche Bezugszeichen verwendet. In erfindungsgemäßer Weise sind die Bauteile der zweiten Gruppe 5 von Bauteilen auf einer gesonderten Leiterplatte 8 angeordnet und über (nicht dargestellte) Leiterstrukturen miteinander verbunden. Sie bilden gemeinsam die Schaltungsplatine 7.
In der 2 ist durch eine punktierte Umrandung 9 deutlich gemacht, dass durch die Anordnung der zweiten Gruppe von Bauteilen 5 auf einer eigenen Schaltungsplatine 7 auf den Hauptoberflächen des Schaltungsträgers 11 Platz frei geworden ist, der entweder zur Verkleinerung des Schaltungsträgers 11 komplett weggelassen werden kann oder aber für weitere Schaltungsbestandteile zur Verfügung steht.
Die Schaltungsplatine 7 ist durch Durchkontaktierungen 10a, 10b im Beispiel der 2 sowohl mit den Leiterstrukturen 3a, 3b auf den Hauptoberflächen 2a, 2b des Schaltungsträgers 11 aber auch mit den inneren Leiterstrukturen 6a verbunden. In gleicher Weise wäre eine Verbindung mit der inneren Leiterstruktur 6b möglich. Die Anzahl der Durchkontaktierungen und auch die Art und Weise der Verbindungen, ob nur mit äußeren oder auch inneren Leiterstrukturen, kann abhängig von der jeweiligen Schaltung frei gestaltet werden.
Die Herstellung eines erfindungsgemäßen Schaltungsträgers 11 erfolgt beispielsweise dadurch, dass zunächst zwei Hälften des Schaltungsträgers mit je einer Hauptoberfläche 2a oder 2b sowie der darauf angeordneten Leiterstruktur 3a oder 3b hergestellt wird und zwischen diese beiden Hälften des Schaltungsträgers die Schaltungsplatine 7 eingelegt wird. Das Substrat 2 der beiden Schaltungsträgerhälften wird durch Erwärmen erweicht und die Schaltungsplatine 7 durch Verpressen in diese weichen Substrathälften in das Substrat 2 des herzustellenden Schaltungsträgers 1 eingebettet. Die Durchkontaktierungen 10a, 10b können entweder bereits in die zuvor fertiggestellten Schaltungsträgerhälften eingebracht werden ober aber erst nach der Fertigstellung des gesamten Schaltungsträgers.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 10205450 A1 [0002]
DE 19627543 B4 [0003]

Claims

Schaltungsträger (11) mit einem nichtleitenden Substrat (2) mit zwei einander gegenüberliegenden Hauptoberflächen (2a, 2b), von denen wenigstens eine mit einer Leiterstruktur (3a, 3b) zur Verbindung mit elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen (4) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des nicht-leitenden Substrats (2) eine Schaltungsplatine (7) angeordnet und mittels Durchkontaktierungen (10a, 10b) mit der zumindest einen Leiterstruktur (3a, 3b) verbunden ist, wobei die Schaltungsplatine (7) mit einer nicht-leitenden Leiterplatte (8) mit zwei einander gegenüberliegenden Hauptoberflächen gebildet ist, von denen wenigstens eine mit einer Leiterstruktur und darauf angeordneten elektrisch miteinander verbundenen elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen (5) versehen ist.
Schaltungsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Substrats (2) weitere Leiterstrukturebenen (6a, 6b) vorgesehen sind.
Schaltungsträger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Leiterstrukturebenen (6a, 6b) mit der Schaltungsplatine über Durchkontaktierungen (10a, 10b) verbunden sind.
Schaltungsträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsplatine (7) geringere Kantenlängen als der Schaltungsträger (11) hat.