DE10214853A1

DE10214853A1 - Leiterplatte mit einer in einer Aussparung vertieften Spule

Info

Publication number: DE10214853A1
Application number: DE2002114853
Authority: DE
Inventors: Henk Van Der Wijst
Original assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 2002-04-04
Filing date: 2002-04-04
Publication date: 2003-10-23
Also published as: WO2003086036A1; AU2003212597A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Leiterplatte (4) mit einer Spule (1), die auf einer ersten Seite der Leiterplatte (4) oberflächenmontiert ist und deren Wicklung auf der der ersten Seite gegenüberliegenden, zweiten Seite der Leiterplatte (4) hinausragt und sich mindestens teilweise in einer Aussparung (5) der Leiterplatte befindet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Leiterplatte, ein elektrisches Gerät mit der Leiterplatte und ein Verfahren zur Herstellung der Leiterplatte.
In modernen Elektrogeräten werden Leiterplatten mit SMD-Bauelementen eingesetzt. SMD-Bauelemente sind auf einer Oberfläche der Leiterplatte montierte Bauelemente ("Surface Mounted Device"). Bei der Montage der Leiterplatte wird zunächst Lötpaste mittels eines Siebdruckverfahrens nach einem vorgegebenen Muster auf die Leiterplatte aufgebracht. Anschießend werden die SMD-Bauelemente auf die Leiterplatte aufgesetzt und gegebenenfalls mit einem nichtleitenden Kleber auf der Oberfläche der Leiterplatte fixiert, wobei die Anschlüsse der Bauelemente an vorgegebenen Stellen mit dem auf die Leiterplatte aufgedruckten Lötpastenmuster in Berührung kommen. Die Bauelemente selbst und ihre Anschlüsse befinden sich dabei auf derselben Seite der Leiterplatte. Anschließend wird der sogenannte Reflow-Lötprozess (ein Fließlötvorgang) durchgeführt. Dabei wird das auf die Leiterplatte aufgebrachte Lot durch Wärmezufuhr in einem geeigneten Ofen aufgeschmolzen, so dass feste elektrische Lötverbindungen zwischen den SMD-Bauelementen und der Leiterplatte gebildet werden.
In Elektrogeräten werden häufig Spulen benötigt, welche auf den eingangs erwähnten Leiterplatten des jeweiligen Elektrogerätes montiert sind. Die Montage der Spulen ist insofern problematisch, als dass die Spulen manuell per Hand an die Leiterplatte angebracht werden müssen. Dazu werden die zwei Wicklungsenden jeder Spule in die dafür vorgesehenen Bohrungen der Leiterplatte eingesetzt und drücken dabei die auf den Bohrungen und an der Unterseite der Leiterplatte angebrachte Lötpaste weg. Bei anschließenden Lötprozess können keine feste, elektrische Lötverbindungen zwischen den Spulen und der Leiterplatte gebildet werden.

Das Dokument DE 100 16 974 A1 beschreibt eine Spule mit mehreren Windungen, die ein magnetisches Material enthalten. Die Spule wird auf einer Leiteplatte montiert, indem Wicklungsenden der Spule in zwei Bohrungen einer Leiterplatte eingesetzt werden. Weiterhin offenbart das Dokument eine Spule, die auf einer Oberseite der Leiterplatte ohne Bohrungen in SMD-Technik befestigt wird. Ihre Wicklungsenden werden dazu horizontal ausgerichtet, um sie dann auf der Oberfläche der Leiterplatte zu montieren.

Da die Spulen nach der Befestigung auf der Leiterplatte ausgerichtet werden, um eine gewünschte Induktivität der Spulen zu erzielen, werden Abstände zwischen den Windungen mechanisch verändert indem sie geweitet werden. Dabei werden die zuvor erstellten Lötverbindungen der Spule stark beansprucht, so dass die Ausrichtung der Spule häufig in einer Zerstörung der Lötverbindung resultiert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Leiterplatte zu schaffen, die Spulen aufweist, deren Montage möglichst kostengünstig ist.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Leiterplatte eine Spule aufweist, die auf einer ersten Seite der Leiterplatte oberflächenmontiert ist und deren Wicklung auf der der ersten Seite gegenüberliegenden, zweiten Seite der Leiterplatte hinausragt und sich mindestens teilweise in einer Aussparung der Leiterplatte befindet.

Die Montage der Spule, die sich in einer Aussparung der Leiterplatte befindet, kann in einem einzigen Lötprozess der gesamten Leiterplatte integriert werden. Zusätzliche Lötprozesse, die nur dazu dienten die Spule auf der Leiterplatte zu kontaktieren, entfallen. Somit können Kosten bei der Montage der Spulen reduziert werden. Durch die Positionierung der Wicklung der Spule in der Aussparung der Leiterplatte wird die Spule in ihrer Position durch die inneren Kanten der Aussparung in der Leiterplatte stabilisiert, so dass ein Umkippen beim Ausrichten der Spule nicht möglich ist und eine Beanspruchung der Lötverbindungen reduziert werden kann.

Bei einer Größe der Aussparung, die dem Durchmesser der Wicklung entspricht d. h. die Aussparung ist groß genug um die Wicklung vollständig aufzunehmen, ist die Spule besonders gut durch die Leiterplatte abgestützt und die Wicklungsenden der Spule können problemlos auf einer Oberfläche der Leiterplatte mittels eines Lötprozesses elektrisch mit einer Leiterbahn kontaktiert.

Die Erfindung betrifft auch ein elektrisches Gerät mit einer erfindungsgemäßen Leiterplatte. Beispielsweise kann die Leiterplatte in elektrischen Geräten der Unterhaltungselektronik eingesetzt werden, welche in Massenproduktion hergestellten werden.

Weiterhin betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte, bei dem Bauelemente mittels eines Lötprozesses mit der Leiterplatte elektrisch kontaktiert werden. Dazu wird eine Spule nach dem Aufbringen der für den Lötprozess verwendeten Lötpaste so angeordnet, dass sie auf einer ersten Seite der Leiterplatte oberflächenmontiert werden kann und deren Wicklung auf einer zweiten Seite der Leiterplatte hinausragt. Die Spule wird mittels des Lötprozesses mit der Leiterplatte kontaktiert, dabei wird vorzugsweise ein Reflow-Lötprozess angewandt.

Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend an Hand mehrerer Figuren beschrieben und näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine herkömmlich an eine Leiterplatte befestigte Spule,
Fig. 2 die Spule in SMD-Technik montiert,
Fig. 3 eine erfindungsgemäße Leiterplatte und Spule in einer Seitenansicht,
Fig. 4 eine für die Spule passende Aussparung in der Leiterplatte,
Fig. 5 die erfindungsgemäße Leiterplatte und Spule in einer Draufsicht,
Fig. 6 die erfindungsgemäße Leiterplatte und Spule in einer weiteren Seitenansicht und
Fig. 7 bis Fig. 9 die erfindungsgemäße Leiterplatte und Spule nach einer Ausrichtung der Spule.
Fig. 1 zeigt eine herkömmlich an einer Leiterplatte 4 befestigte Spule 1 mit Wicklungsenden 2 und 3. Bei herkömmlich montierten Spulen 1 mit mehreren Windungen stellt sich das Problem, dass Wicklungsenden 2 und 3 der Spule 1 in zwei relativ kleine Aussparungen der Leiterplatte 4 eingesetzt werden müssen. Beim einsetzten der Wicklungsenden 2 und 3 drücken diese die auf der Unterseite der Leiterplatte angebrachte Lötpaste zur Seite, so dass beim Lötprozess keine elektrischen Verbindungen entstehen können.
In Fig. 2 dargestellte Spule 1 ist in SMD-Technik auf die Leiterplatte 4 in bekannter Art und Weise montiert. Die Spule 1 und ihre Wicklungsenden 2 und 3 befinden sich auf der Oberseite der Leiterplatte 4. Die Wicklungsenden 2 und 3 sind flächig befestigt, dadurch sind Bohrungen in der Leiteplatte 4 überflüssig und ein zusätzlicher Lötprozess auf der Unterseite der Leiterplatte nicht notwendig.
Um eine gewünschte Induktivität der Spule 1 zu erzielen, wird diese durch Verbreiterung der Abstände zwischen den Windungen mechanisch korrigiert. Besonders Spulen mit einer kleinen Anzahl an Windung werden durch die mechanische Beanspruchung der Lötverbindung instabil und kippen um. Die elektrische Verbindung zur einer Leiterbahn auf der Leiterplatte 4 wird somit zerstört.
Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Leiterplatte 4 mit einer Spule 1. Die Leiterplatte 4 besitzt eine genügend große Aussparung 5, damit die Spule 1 mit ihren Windungen in die Aussparung eingesetzt werden kann. Die Wicklungsenden 2 und 3 der Spule 1 werden an der Unterseite der Leiterplatte 4 befestigt und elektrisch leitend mit einer Leitbahn verbunden. Beim Ausrichten der Windungen wird die Spule 1 durch die Leiterplatte 4 stabilisiert und die Lötverbindungen der Wicklungsenden 2 und 3 in einem viel geringerem Maße mechanisch beansprucht.
In Fig. 4 und Fig. 5 ist jeweils eine Draufsicht der Leiterplatte 4 dargestellt. In Fig. 4 befindet sich in der Aussparung 5 der Leiterplatte 4 keine Spule 1, dagegen ist in Fig. 5 die Leiteplatte 4 mit Spule 1 dargestellt. Eine Seitenansicht der erfindungsgemäße Leiterplatte 4 mit der Spule 1 zeigt Fig. 6. Die Seitenansicht verdeutlicht, dass die Windungen größtenteils über der Oberseite der Leiterplatte hinausragen, während die Wicklungsenden 2 und 3 flächig an der Unterseite der Leiterplatte 4 befestigt sind.
Fig. 7 bis 9 zeigen in einer weiteren Seiteneinsicht die sich durch die Veränderungen der Windungen erzielte Ausrichtung der Spule 1 ohne eine Instabilität der Spule 1 zu bewirken.

Claims

1. Leiterplatte (4) mit einer Spule (1), die auf einer ersten Seite der Leiterplatte (4) oberflächenmontiert ist und deren Wicklung auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden, zweiten Seite der Leiterplatte (4) hinausragt und sich mindestens teilweise in einer Aussparung (5) der Leiterplatte befindet.

2. Leiterplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe der Aussparung (5) dem Durchmesser der Wicklung entspricht.

3. Leiterplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (1) an ihren Wicklungsenden elektrisch kontaktiert ist.

4. Elektrisches Gerät mit einer Leiterplatte (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 3.

5. Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte (4), dadurch gekennzeichnet,
dass nach dem Aufbringen der für ein Lötprozess verwendeten Lötpaste eine Spule (1) so angeordnet wird, dass sie auf einer ersten Seite der Leiterplatte (4) oberflächenmontiert werden kann und deren Wicklung auf der der ersten Seite gegenüberliegenden, zweiten Seite der Leiterplatte hinausragt und sich mindestens teilweise in einer Aussparung (5) der Leiterplatte (4) befindet und
dass die Spule (1) mittels des Lötprozesses mit der Leiterplatte (4) kontaktiert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (1) mittels eines Reflow-Lötprozesses mit der Leiterplatte (4) elektrisch kontaktiert wird.