DE102010039146A1 - Verfahren zum elektrisch leitenden Verbinden von Leiterbahnen in Leitungsträgern und System umfassend solche Leitungsträger - Google Patents

Verfahren zum elektrisch leitenden Verbinden von Leiterbahnen in Leitungsträgern und System umfassend solche Leitungsträger Download PDF

Info

Publication number
DE102010039146A1
DE102010039146A1 DE102010039146A DE102010039146A DE102010039146A1 DE 102010039146 A1 DE102010039146 A1 DE 102010039146A1 DE 102010039146 A DE102010039146 A DE 102010039146A DE 102010039146 A DE102010039146 A DE 102010039146A DE 102010039146 A1 DE102010039146 A1 DE 102010039146A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
conductor
circuit board
recess
carrier
tracks
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102010039146A
Other languages
English (en)
Inventor
Uwe Liskow
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102010039146A priority Critical patent/DE102010039146A1/de
Priority to KR1020110078913A priority patent/KR20120014874A/ko
Priority to US13/206,491 priority patent/US20120037403A1/en
Publication of DE102010039146A1 publication Critical patent/DE102010039146A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/36Assembling printed circuits with other printed circuits
    • H05K3/368Assembling printed circuits with other printed circuits parallel to each other
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K31/00Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K13/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or adjusting assemblages of electric components
    • H05K13/04Mounting of components, e.g. of leadless components
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/14Structural association of two or more printed circuits
    • H05K1/141One or more single auxiliary printed circuits mounted on a main printed circuit, e.g. modules, adapters
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/14Structural association of two or more printed circuits
    • H05K1/144Stacked arrangements of planar printed circuit boards
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/09Shape and layout
    • H05K2201/09009Substrate related
    • H05K2201/09036Recesses or grooves in insulating substrate
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/09Shape and layout
    • H05K2201/09209Shape and layout details of conductors
    • H05K2201/095Conductive through-holes or vias
    • H05K2201/09509Blind vias, i.e. vias having one side closed
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/10Using electric, magnetic and electromagnetic fields; Using laser light
    • H05K2203/107Using laser light
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/328Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by welding
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002Electrical device making
    • Y10T29/49117Conductor or circuit manufacturing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Combinations Of Printed Boards (AREA)
  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum elektrisch leitenden Verbinden von Leiterbahnen (4, 8) in Leitungsträgern (2, 7), vorzugsweise Leiterplatten oder Leiterfolien. Hierbei werden ein erster und zweiter Leitungsträger (2, 7) bereitgestellt, in die jeweils eine Leiterbahn (4, 8) eingebettet sind, welche an einem Kontaktbereich (5, 9) freigelegt sind. Zum Verschmelzen des Materials der Leiterbahnen (4, 8) wird dieses über die in die entgegengesetzte Richtung wie der freigelegte Kontaktbereich (5) des ersten Leitungsträgers (2) weist, punktförmig erhitzt. Dadurch wird eine kostengünstig herzustellende und gut geschützte Verbindungsstelle von Leiterbahnen bereitgestellt. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein System (1) mit solch einer Verbindungsstelle.

Description

  • Stand der Technik
  • Aus der DE 10 2004 061 818 A1 ist ein Steuermodul bekannt, insbesondere für ein Getriebe eines Kraftfahrzeuges. Das Steuermodul umfasst ein Gehäuse, in dessen Innenraum ein elektronisches Schaltungsteil angeordnet ist. Ferner ist eine flexible Leiterfolie zur elektrischen Verbindung des elektronischen Schaltungsteils mit außerhalb des Gehäuseinnenraums angeordneten elektrischen Bauteilen vorgesehen. Die Anbindung des elektronischen Schaltungsteils an die flexible Leiterfolie erfolgt über Bonddrähte.
  • Darüber hinaus ist aus der DE 102 61 019 A1 eine Verbindungsanordnung zur nicht lösbaren Laserschweißverbindung zwischen einem flach ausgebildeten Stanzgitter und einem Stift sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen nicht lösbaren Schweißverbindung bekannt.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum elektrisch leitenden Verbinden von Leiterbahnen in Leitungsträgern weist folgende Schritte auf: Bereitstellen eines ersten und zweiten Leitungsträgers in den jeweils eine Leiterbahn eingebettet ist, die an einem Kontaktbereich freigelegt ist. Bei den Leitungsträgern handelt es sich vorzugsweise um Leiterplatten oder Leiterfolien. Der Begriff „Leitungsträger” umfasst im Rahmen dieser Erfindung somit sowohl eine Leiterplatte (PCB = „Printed Circuit Board”), eine Platine, eine flexible Leiterfolie als auch eine flexible Leiterplatte (FCB = Flexible Printed Circuit”), auch bezeichnet als Flexleiterplatte oder Flexschaltung. „Eingebettet” bedeutet vorzugsweise, dass der Umfang des Leiterbahnmaterials geschlossen von Material des Leitungsträgers umgeben wird, außer an ausgewählten Kontaktstellen zur Herstellung elektrischer Kontakte. Ferner umfasst das Verfahren ein punktförmiges Erhitzen des Materials der Leiterbahnen über eine Seite des ersten Leitungsträgers, welche in die entgegengesetzte Richtung wie der freigelegte Kontaktbereich weist. Vorzugsweise wird hierbei Laserschweißen angewendet, wobei die Formulierung „über eine Seite” definiert, dass die Wärmequelle von dieser Seite (in 1 die Oberseite) eingeleitet wird, im Falle von Laserschweißen der Laserstrahl von dieser Seite eingestrahlt wird. Dieser Schritt des punktförmigen Erhitzens führt zum teilweisen Verschmelzen des Materials der Leiterbahnen. Dieses Verfahren und das ebenfalls als unabhängiger Anspruch definierte System haben gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass es kostengünstiger realisierbar ist, weil die Herstellungsprozesse leichter automatisierbar sind. Darüber hinaus müssen Bonddrahtverbindungen in der Praxis in Gel eingehüllt und/oder umspritzt werden und stehen somit nicht zum Weiterkontaktieren zur Verfügung, wohingegen gemäß der Erfindung eine Getriebesteuereinheit als vorgeprüfte und gekapselte Einheit zur Verfügung gestellt werden kann. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Verbindung ist in ihrer hohen Qualität zu sehen, welche die Verbindungsqualität durch Bonden, Löten oder dergleichen übersteigt. Darüber hinaus hat der Erfinder der vorliegenden Erfindung herausgefunden, dass Schweißen oder Laserschweißen technisch schwierig umsetzbar ist, wenn beide Kontaktpartner (Leiter) nicht in etwa die gleiche Materialstärke aufweisen. Im Falle eines dicken Stanzgitterkontakts oder eines Rundpins ist eine Verbindung mit einer dünnen Leiterbahn einer Modul-Leiterplatte schwierig herstellbar. Demgegenüber stellt die hier beschriebene Verbindung eine Möglichkeit dar, mit der vergleichbare Kontaktwerkstoffe auf sehr kleinem Bauraum verbunden werden können. Außerdem ist die hier vorgestellte Verbindung gut geschützt, weil die Leiterplatten direkt aufeinander liegen können und der verschmolzene Kontaktbereich der Leiterbahnen somit für Betriebsmedien (Getriebeöl, Späne) nicht von außen zugänglich ist.
  • Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des in den unabhängigen Ansprüchen definierten Verfahrens und Systems angegeben.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das Verfahren des Weiteren den Schritt des Ausbildens einer Ausnehmung auf und zwar in dem ersten Leitungsträger auf der in die entgegengesetzte Richtung wie der freigelegte Kontaktbereich weisenden Seite, wobei der Schritt des punktförmigen Erhitzens über die Ausnehmung erfolgt. Durch das Vorsehen einer Ausnehmung muss weniger oder nichts vom Leitungsträgermaterial weggeschmolzen/-gebrannt werden, bevor der Laserstrahl auf das Leiterbahnmaterial trifft. Das Verfahren ist daher energieeffizienter.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens handelt es sich bei dem punktförmigen Erhitzen des Materials der Leiterbahnen um Laserschweißen. Dies ermöglicht ein sehr präzises und gut steuerbares Umsetzen des genannten Verfahrens.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel des Verfahrens befindet sich vor dem Erhitzen zwischen der Ausnehmung und der Leiterbahn des ersten Leitungsträgers eine dünne Schicht des Leitungsträgermaterials, welche durch das Erhitzen entfernt wird. Dies hat den Vorteil, dass das Material der Leiterbahn im Kontaktbereich, welches zur Ausnehmung hin gewandt ist, bis zum eigentlichen Verbindungs- bzw. Verschmelzungsschritt geschützt bleibt, beispielsweise vor Staub, Schmutz oder Öl.
  • Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel wird ein Verfahren bereitgestellt, bei dem durch die Ausnehmung die Leiterbahn des ersten Leitungsträgers auf der Seite freigelegt wird, die in die entgegengesetzte Richtung weist wie der freigelegte Kontaktbereich. Dies hat den Vorteil, dass das Verfahren etwas kostengünstiger ist, weil nicht auf das Zurückbleiben einer dünnen Materialschicht geachtet werden muss und die dünne Materialschicht nicht weggeschmolzen werden muss, bevor das Leiterplattenmaterial miteinander verschmolzen wird.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird nach dem Verschmelzen der Leiterbahnen die Ausnehmung mit einem Schutzmaterial verschlossen. Dieses Schutzmaterial ist vorzugsweise in Form einer Vergussmasse, vorzugsweise aus thermoplastischem Material. Jedoch sind auch andere Schutzmaterialien denkbar wie beispielsweise ein Deckel oder ein Pfropfen, vorzugsweise aus Kunststoff. Außerdem kann die Ausnehmung mit einer Lackierung überzogen werden. Dies hat den Vorteil, dass die Verbindungsstelle geschützt ist, was besonders vorteilhaft beim Einsatz in einer Getriebesteuereinheit ist, weil diese im Betrieb von Getriebeöl (und eventuell Abriebspänen) umgeben sein kann.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird bei dem hier beschriebenen Verfahren während dem punktförmigen Erhitzen eine Einschweißtiefen- und/oder Aufschmelzregelung durchgeführt. Dies hat den Vorteil, dass der Verbindungsprozess prozessregelbar ist, was die Qualität der Verbindungsstelle optimierbar macht.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist ein System mit solch einer Verbindungsstelle bereitgestellt, bei dem der erste Leitungsträger samt den darauf befindlichen, elektronischen Bauteilen von einer Schutzhülle eingehüllt ist. Vorzugsweise umgibt die Schutzhülle zusammen mit dem zweiten Leitungsträger den ersten Leitungsträger vollständig. Diese Schutzhülle ist vorzugsweise in Form einer Vergussmasse oder Umspritzung, vorzugsweise aus thermoplastischem Material. Jedoch sind auch andere Schutzhüllen denkbar wie beispielsweise ein Deckel oder eine Haube, vorzugsweise aus Kunststoff. Ferner kann ein Lacküberzug aufgebracht werden. Dies schützt die Getriebesteuereinheit vor Betriebsmedien.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 das erfindungsgemäße System mit den zu verbindenden Leiterbahnen gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
  • 2a ein weiteres Ausführungsbeispiel der ersten Leiterplatte in einer entlang einer Leiterbahn geschnitten dargestellten Seitenansicht,
  • 2b die Leiterplatte aus 2a in einer Draufsicht,
  • 3a die Modul-Leiterplatte mit der darauf angeordneten Getriebesteuereinheit in einer Draufsicht,
  • 3b eine Seitenansicht des in 3a dargestellten Systems, und
  • 4 die auf die Modul-Leiterplatte montierte Getriebesteuereinheit in einer zeitlichen Schnittdarstellung.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • 1 zeigt das erfindungsgemäße System mit den zu verbindenden Leiterbahnen gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das System 1 umfasst eine erste Leiterplatte 2 als ersten Leitungsträger, welche vorzugsweise die Leiterplatte einer Getriebesteuereinheit ist. Diese Leiterplatte 2 ist vorzugsweise der direkte Schaltungsträger für die gesamte Elektronik einer Getriebesteuereinheit. In 1 ist ein elektronisches Bauteil 3 dieser Elektronik dargestellt. Die Leiterplatte 2 besteht aus elektrisch isolierendem Material, beispielsweise faserverstärktem Kunststoff, in Epoxidharz getränkten Glasfasermatten, Pertinax, usw. In die Leiterplatte 2 ist zumindest eine Leiterbahn 4, vorzugsweise jedoch eine Vielzahl von Leiterbahnen 4, eingebettet. Dabei sind die Leiterbahnen 4 so eingebettet, dass diese über einen Großteil ihrer Länge in einem Querschnitt senkrecht zu ihren Längsrichtungen vollständig vom Material der Leiterplatte 2 umgeben werden. In einem Kontaktbereich 5 ist die Leiterbahn 4 freigelegt, d. h. von außen zugänglich und blank. Dies wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel dadurch verwirklicht, dass im Kontaktbereich 5 das Material der Leiterplatte dicker ausgebildet ist, so dass das Material der Leiterbahn 4 bündig zum Material der Leiterplatte 2 ist. Als Material der Leiterbahn 4 kommt elektrisch leitendes Material, beispielsweise Kupfer, in Frage. Diese Anordnung aus Leiterplatte 2 mit darin eingebetteten Leiterbahnen 4 und der von der Leiterplatte 2 getragenen Elektronik 3 bildet im Wesentlichen die Getriebesteuereinheit 6. Dabei bilden die Kontaktbereiche 5 die elektrischen Verbindungen der elektronischen Bauteile 3 nach außen, d. h. mit elektrischen Bauteilen außerhalb der Getriebesteuereinheit 6. Dazu ist eines oder sind mehrere Enden der Leiterbahn 4, welche von dem Kontaktbereich 5 entfernt sind, mit einem oder mehreren Bauteilen 3 verbunden, d. h. die Leiterbahn 4 verläuft im Inneren der Leiterplatte 2 bis zum elektrischen Bauteil 3 und ist dort mit diesem verbunden. Dazu ist neben dem Kontaktbereich 5 die Leiterbahn 4 auch an diesen Verbindungsstellen freigelegt. Das System 1 umfasst darüber hinaus eine Modul-Leiterplatte 7 (in der Praxis auch als „E-Modul-AVT” bezeichnet) als zweiten Leitungsträger, die ebenfalls aus elektrisch isolierendem Material (beispielsweise eines der oben genannten) hergestellt ist. Im Inneren der Modul-Leiterplatte 7 verlaufen Leiterbahnen 8, die aus elektrisch leitendem Material, beispielsweise Kupfer, hergestellt sind. Es können eine oder mehrere Leiterbahnen 8 oder Leiterbahnlagen vorgesehen sein. Diese sind so in die Modul-Leiterplatte 7 eingebettet, dass sie über den Großteil ihrer Länge im Querschnitt senkrecht zur ihrer Längsrichtung vollständig vom Material der Modul-Leiterplatte 7 umgeben sind. In einem Kontaktbereich 9 sind die Leiterbahnen 8 freigelegt, was in diesem Ausführungsbeispiel dadurch erreicht wird, dass am Kontaktbereich 9 die Leiterbahn 8 zur Außenseite der Leiterplatte 7 geführt ist und dort bündig zur Außenseite der Leiterplatte 7 verläuft. Zum Verbinden des Kontaktbereichs 5 mit dem Kontaktbereich 9 ist vorzugsweise Laserschweißen vorgesehen, jedoch ist auch ein anderes Verfahren unter Verwendung einer anderen punktförmigen Wärmequelle oder ein Verfahren zum punktförmigen Erhitzen des Materials der Leiterbahnen 4, 8 geeignet. Hierzu ist eine Ausnehmung 10 in der ersten Leiterplatte 2 ausgebildet. In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel erstreckt sich die Ausnehmung 10 von der Oberseite der Leiterplatte 2 bis zur Leiterbahn 4 in etwa mittig zum Kontaktbereich 5 (bezogen auf die Horizontale in 1), wobei die Ausnehmung 10 einen Durchmesser hat, der kleiner ist als der Kontaktbereich 5 und groß genug um einen Laserstrahl für das Laserschweißverfahren einleiten zu können. Die Oberseite der Leiterplatte 2 ist dabei die Außenseite, die in die entgegengesetzte Richtung gewandt ist wie der Kontaktbereich 5. Die Ausnehmung 10 ist also eine vorzugsweise runde Öffnung über der zu verschweißenden Leiterbahnstelle. In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Ausnehmung 10 durch Abfräsen entfernt. Diese Abfräsung kann wie in dieser Figur dargestellt lokal erfolgen oder, wie in 2a, 2b dargestellt, auch flächig erfolgen. Alternativ dazu kann das Leiterplattenmaterial im Bereich der Ausnehmung 10 von Anfang an beim Leiterplatten-Herstellungsprozess weggelassen werden. Dazu wird zum Ausbilden der Ausnehmung 10, dort, wo die mit der Modul-Leiterplatte 7 zu verbindenden Leiterplatten-Kontaktpunkte der Leiterplatte 2 liegen, das Leiterplattenmaterial entfernt oder weggelassen. Somit liegt der zu verschweißende Außenkontakt (Kontaktbereich 5) der Leiterplatte 2 auf der Kontaktseite (in 1 die Unterseite der Leiterplatte 2) metallisch blank und auf der Rückseite der Kontaktseite (in 1 die Oberseite der Leiterbahn 4) ebenfalls metallisch blank. Alternativ dazu kann die Ausnehmung 10 auch so ausgebildet werden, dass zwischen der Ausnehmung 10 und der Leiterbahn 4 eine dünne Materialschicht an Leiterplattenmaterial (eine dünne Haut) vorhanden ist. Diese dünne Materialschicht wird dann beim späteren Laserschweißen durch den Laserstrahl und die dabei entstehende Hitze, weggebrannt oder weggeschmolzen. Zum Verschmelzen der Leiterbahnen 4 und 8 in ihren Kontaktbereichen 5 und 9 werden die Leiterplatten 2 und 7 mit ihren Ober- bzw. Unterseiten aufeinander gelegt, so dass sich die Kontaktbereiche 5 und 9 berühren. Bezogen auf die Anwendung bei einem Getriebesteuermodul, wird die fertig geprüfte Getriebesteuereinheit 6 auf die Modul-Leiterplatte 7 aufgelegt und positioniert. Anschließend wird ein mit einem Pfeil angedeuteter und mit dem Bezugszeichen 11 versehener Laserstrahl über die Oberseite der Leiterplatte 2 auf die Leiterbahn 4 (oder auf die dünne Haut falls vorhanden) angelegt, so dass sich im Kontaktbereich 5 und 9 derart Hitze entwickelt, dass das Material der Leiterbahnen 4 und 8 in ihren Kontaktbereichen 5 und 9 miteinander zumindest abschnittsweise verschmolzen wird, so dass eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den Leiterbahnen 4 und 8 entsteht. Während des Laserschweißens findet eine Einschweißtiefen- und/oder Aufschmelzregelung statt. Nach dem Laserschweißen kann die Ausnehmung 10 zum Schutz gegen Betriebsmedien, wie beispielsweise Getriebeöl mit Metallspänen, mit Vergussmasse 12 verschlossen werden. Außerdem kann die Elektronik mit den Bauteilen 3 ebenfalls von einer Hülle 13 umgeben werden, welche ausgebildet wird, indem die Elektronik umgossen oder umspritzt wird. Zum Verschließen der Ausnehmung 10 kann der Bereich um die Kontaktstelle durch einen dichten Spanschutzdeckel, eine Lackierung, die bereits genannte Vergussmasse oder eine Umspritzung geschützt werden. Dieser Schutz kann partiell, d. h. direkt nur an der blanken Schweißverbindung erfolgen, dem Bereich um diese Stelle herum oder alternativ könnte die gesamte auf der Modul-Leiterplatte 7 montierte Getriebesteuereinheit 6 umgossen werden (in 4 dargestellt).
  • 2a zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der ersten Leiterplatte 2 in einer entlang einer Leiterbahn 4 geschnitten dargestellten Seitenansicht. Die Leiterplatte 2 unterscheidet sich von der in 1 dargestellten Leiterplatte dadurch, dass die Ausnehmung 10 ausgebildet wird, indem das Material der Leiterplatte 2 über die gesamte Breite der Leiterplatte 2 im Bereich des Kontaktbereichs 5 abgefräst wird. Dabei zeigen die in 2a gestrichelt dargestellten Linien 14 die ursprüngliche Außenkontur der Leiterplatte 2. Im Zusammenhang mit 1 wurde eine Leiterplatte 2 beschrieben, bei der die Leiterbahn 4 bereits nach Herstellung im Kontaktbereich 5 frei liegt. Es ist jedoch ebenfalls möglich, wie in 2a dargestellt, dass die Leiterbahn 4 erst durch Abfräsen der Unterseite der Leiterplatte 2 freigelegt wird. Wie in 2a zu erkennen ist, zeigt die gestrichelte Linie 14 die ursprüngliche Kontur auf der Unterseite der Leiterplatte 2. Durch die Abfräsung entsteht eine Stufe auf der Unterseite der Außen-Leiterplatte der Getriebesteuereinheit.
  • 2b zeigt die Leiterplatte aus 2a in einer Draufsicht. In der linken Hälfte der 2b sind die freigelegten Leiterbahnen 4 erkennbar, wohingegen in der rechten Hälfte der 2b diese gestrichelt dargestellt sind, weil sie vom Material des Leiterplattenmaterials verdeckt werden.
  • 3a zeigt die Modul-Leiterplatte 7 mit der darauf angeordneten Getriebesteuereinheit 6 in einer Draufsicht. Die Getriebesteuereinheit 6 wird in der vorstehend beschriebenen Art und Weise mit der Modul-Leiterplatte 7 verbunden. Die Leiterbahnen 8 verlaufen im Inneren der Modul-Leiterplatte 7 und stellen die Verbindung zu Sensoren 15 her, die ebenfalls auf der Modul-Leiterplatte 7 angeordnet sind und mit einem anderen ebenfalls freigelegten Ende einer Leiterbahn 8 elektrisch verbunden sind. Durch mehrlagiges Ausbilden der Leiterbahnen 8 können auch Kreuzungspunkte 16 verwirklicht werden. Dazu werden die Leiterbahnen 8 in verschiedenen Ebenen im Inneren der Modul-Leiterplatte 7 eingebettet, so dass sich das isolierende Modul-Leiterplattenmaterial zwischen den Leiterbahnen 8 befindet. Darüber hinaus ist ferner ein Stecker 17 vorgesehen, der ebenfalls mit den Enden von Leiterbahnen 8 verbunden ist und über den das System 1 mit externen Elektronikkomponenten verbunden werden kann.
  • 3b zeigt eine Seitenansicht des in 3a dargestellten Systems 1. Im Unterschied zu 3a ist jedoch des Weiteren eine Trägerplatte 18 des Getriebesteuermoduls vorgesehen. Diese Trägerplatte 18 weist Klauen 19 auf, welche die Modul-Leiterplatte 7 in Dickenrichtung (Vertikale in 3b) umgreifen und fixieren.
  • 4 zeigt die auf die Modul-Leiterplatte 7 montierte Getriebesteuereinheit 6 in einer seitlichen Schnittdarstellung. Dabei sind in 4 die verschiedenen Abdeckmöglichkeiten der Kontaktbereiche oder der gesamten Getriebesteuereinheit 6 dargestellt. Die rechte Hälfte der 4 veranschaulicht durch die gestrichelte Linie 20 eine die gesamte Getriebesteuereinheit 6 überspannende Schutzhülle, die durch Vergießen oder Umspritzen der gesamten Getriebesteuereinheit 6 ausgebildet wird. Diese dient wie bereits beschrieben zum Schutze gegen Betriebsmedien. In der linken Hälfte der 4 werden die Kontaktbereiche nur partiell abgedeckt, wie dies durch die gestrichelte Linie 21 dargestellt ist. Zu diesem Zwecke werden nur die Kontaktbereiche nach dem Laserschweißen umgossen oder umspritzt.
  • In Abwandlung zum oben beschriebenen Ausführungsbeispiel, bei dem die erste Leiterplatte 2 der direkte Schaltungsträger für die gesamte Elektronik der Getriebesteuereinheit ist, ist gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel die Leiterplatte 2 nur ein Interfacestreifen innerhalb der umspritzen oder auf sonstige Weise eingehäusten Getriebesteuereinheit. Hierzu kann beispielsweise die Leiterplatte 2 als Interface-Leiterplatte dienen, die mechanisch mit einem Hybrid-Keramik-Schaltungsträger verbunden ist, wobei die Leiterbahnen der Interface-Leiterplatte und mit entsprechenden elektrischen Kontakten oder Leiterbahnen des Hybrid-Keramik-Schaltungsträgers verbunden sind.
  • Die beschriebene Verbindungstechnik kann generell für die Verbindung zweier Leiterplatten verwendet werden, nicht nur für die im Ausführungsbeispiel genauer erläuterte Verbindung einer Getriebesteuereinheit mit einer Modul-Leiterplatte. Es können auch zwei zu verbindende Sub-Modul-Leiterplatten oder Leiterplatten-Sensoren mit der Modul-Leiterplatte verbunden werden.
  • Ebenso ist die Erfindung auf die Verschweißung von flexiblen Leiterfolien oder flexiblen Leiterplatten geeignet. Flexible Leiterplatten sind dünne Flexleiterplatten, beispielsweise auf Basis von Polyimid-Folien, in die Leiterbahnen eingebettet sind. Die damit aufgebauten flexiblen Verbindungen sind für Dauerbeanspruchung und die Verbindung von relativ zueinander bewegten Elementen geeignet. Bei der Verschweißung derartiger flexibler Leiterplatten wird ein zu verschweißender Bereich einer flexiblen Leiterplatte freigelegt, d. h. zumindest die Deckschicht der flexiblen Leiterplatte wird abgefräst, abgeätzt oder sonst wie entfernt und dann wird die flexible Leiterplatte mit der blanken Seite auf die freigelegte Leiterbahn einer Leiterplatte (z. B. Kontaktbereich 9 der Leiterbahn 8) aufgeschweißt. Der Laserstrahl geht entweder durch die obere Deckfolie hindurch oder diese wird im Bereich des geplanten Schweißpunktes freigelegt oder bei der Herstellung der flexiblen Leiterplatte bereits eine Öffnung in der Deckfolie ausgebildet.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass Begriffe wie „ein” oder „eine” keine Mehrzahl ausschließen. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale, die mit Verweis auf eine der obigen Weiterentwicklungen beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen anderer oben beschriebener Weiterentwicklungen verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.
  • 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 102004061818 A1 [0001]
    • DE 10261019 A1 [0002]

Claims (10)

  1. Verfahren zum elektrisch leitenden Verbinden von Leiterbahnen (4, 8) in Leitungsträgern (2, 7), mit den Schritten: Bereitstellen eines ersten und zweiten Leitungsträgers (2, 7) in den jeweils eine Leiterbahn (4, 8) eingebettet ist, die an einem Kontaktbereich (5, 9) freigelegt ist; punktförmiges Erhitzen des Materials der Leiterbahnen (4, 8) über eine Seite des ersten Leitungsträgers (2), welche in die entgegengesetzte Richtung wie der freigelegte Kontaktbereich (5) weist, und zumindest teilweises Verschmelzen des Materials der Leiterbahnen (4, 8).
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, des Weiteren mit dem Schritt: Ausbilden einer Ausnehmung (10) in dem ersten Leitungsträger (2) auf der in die entgegengesetzte Richtung wie der freigelegte Kontaktbereich (5) weisenden Seite, wobei der Schritt des punktförmigen Erhitzens über die Ausnehmung (10) erfolgt.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei es sich bei dem punktförmigen. Erhitzen des Materials der Leiterbahnen (4, 8) um Laserschweißen handelt.
  4. Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei sich vor dem Erhitzen zwischen der Ausnehmung (10) und der Leiterbahn (4) des ersten Leitungsträgers (2) eine dünne Schicht des Leitungsträgermaterials befindet, die durch das Erhitzen zumindest teilweise entfernt wird.
  5. Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei durch die Ausnehmung (10) die Leiterbahn (4) des ersten Leitungsträgers (2) auf der Seite freigelegt wird, die in die entgegengesetzte Richtung weist wie der freigelegte Kontaktbereich (5).
  6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2, 4 und 5, wobei nach dem Verschmelzen der Leiterbahnen (4, 8) die Ausnehmung mit einem Schutzmaterial (12) verschlossen wird.
  7. System mit: einem ersten und zweiten Leitungsträger (2, 7) in den jeweils eine Leiterbahn eingebettet ist, die an einem Kontaktbereich (5, 9) freigelegt ist; einer Ausnehmung (10) im Material des ersten Leitungsträgers (2) auf der in die entgegengesetzte Richtung wie der freigelegte Kontaktbereich (5) weisenden Seite; wobei die Leiterbahnen (4, 8) des ersten und zweiten Leitungsträgers (2, 7) an ihren Kontaktbereichen (5, 9) zumindest teilweise verschmolzen sind.
  8. System gemäß einem der Ansprüche 7, wobei die Ausnehmung (10) zumindest teilweise mit einem Schutzmaterial gefüllt ist.
  9. System gemäß Anspruch 7 oder 8, wobei es sich bei dem System um ein Getriebesteuermodul handelt.
  10. System gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei der erste Leitungsträger (2) samt darauf befindlicher, elektronischer Bauteile (3) von einer Schutzhülle (13) eingehüllt ist.
DE102010039146A 2010-08-10 2010-08-10 Verfahren zum elektrisch leitenden Verbinden von Leiterbahnen in Leitungsträgern und System umfassend solche Leitungsträger Withdrawn DE102010039146A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010039146A DE102010039146A1 (de) 2010-08-10 2010-08-10 Verfahren zum elektrisch leitenden Verbinden von Leiterbahnen in Leitungsträgern und System umfassend solche Leitungsträger
KR1020110078913A KR20120014874A (ko) 2010-08-10 2011-08-09 도체 캐리어에서 도체 레일들의 도전 접속 방법 및 상기 도체 캐리어를 포함하는 시스템
US13/206,491 US20120037403A1 (en) 2010-08-10 2011-08-09 Method for Electrically Conductively Connecting Conductor Tracks in Conductor Carriers and System Comprising such Conductor Carriers

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010039146A DE102010039146A1 (de) 2010-08-10 2010-08-10 Verfahren zum elektrisch leitenden Verbinden von Leiterbahnen in Leitungsträgern und System umfassend solche Leitungsträger

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102010039146A1 true DE102010039146A1 (de) 2012-02-16

Family

ID=45528397

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102010039146A Withdrawn DE102010039146A1 (de) 2010-08-10 2010-08-10 Verfahren zum elektrisch leitenden Verbinden von Leiterbahnen in Leitungsträgern und System umfassend solche Leitungsträger

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20120037403A1 (de)
KR (1) KR20120014874A (de)
DE (1) DE102010039146A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2922373A1 (de) 2014-03-18 2015-09-23 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Verbinden zweier elektrisch leitender Bauteile mittels eines Laserstrahls und Bauteileverbund
WO2015180862A1 (de) * 2014-05-28 2015-12-03 Robert Bosch Gmbh Flexible leiterplatte mit beidseitiger lochung

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011085650B4 (de) * 2011-11-03 2022-09-01 Robert Bosch Gmbh Befestigung eines Steuergerätes für ein Getriebesteuermodul an einer Trägerplatte
DE102013227003A1 (de) * 2013-12-20 2015-06-25 Robert Bosch Gmbh Elektronisches Steuermodul und Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Steuermoduls
DE102015208413A1 (de) * 2015-05-06 2016-11-10 Robert Bosch Gmbh Elektrische Verbindungsanordnung
US11217918B2 (en) * 2016-07-28 2022-01-04 3M Innovative Properties Company Electrical cable
US20190269020A1 (en) * 2018-02-26 2019-08-29 Tesla, Inc. System and method for connecting flat flexible cable to printed circuit board

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10261019A1 (de) 2002-12-24 2004-07-08 Robert Bosch Gmbh Verbindungsanordnung zur nicht lösbaren Laserschweißverbindung zwischen einem flach ausgebildeten Stanzgitter und einem Stift sowie Verfahren zur Herstellung einer solchen nicht lösbaren Schweißverbindung
DE102004061818A1 (de) 2004-12-22 2006-07-06 Robert Bosch Gmbh Steuermodul

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4779340A (en) * 1984-03-26 1988-10-25 Axonix Corporation Programmable electronic interconnect system and method of making
JP4014591B2 (ja) * 2004-10-05 2007-11-28 シャープ株式会社 半導体装置および電子機器
DE102008016899A1 (de) * 2008-04-02 2009-10-22 Continental Automotive Gmbh Elektrisches Gerät
JP2010061923A (ja) * 2008-09-02 2010-03-18 Three M Innovative Properties Co 電気接続方法及び電気接続された接続構造体
JP2012506156A (ja) * 2008-10-17 2012-03-08 オッカム ポートフォリオ リミテッド ライアビリティ カンパニー はんだを使用しないフレキシブル回路アセンブリおよび製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10261019A1 (de) 2002-12-24 2004-07-08 Robert Bosch Gmbh Verbindungsanordnung zur nicht lösbaren Laserschweißverbindung zwischen einem flach ausgebildeten Stanzgitter und einem Stift sowie Verfahren zur Herstellung einer solchen nicht lösbaren Schweißverbindung
DE102004061818A1 (de) 2004-12-22 2006-07-06 Robert Bosch Gmbh Steuermodul

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2922373A1 (de) 2014-03-18 2015-09-23 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Verbinden zweier elektrisch leitender Bauteile mittels eines Laserstrahls und Bauteileverbund
DE102014205015A1 (de) 2014-03-18 2015-09-24 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Verbinden zweier elektrisch leitender Bauteile mittels eines Laserstrahls und Bauteileverbund
DE102014205015B4 (de) 2014-03-18 2023-03-16 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Verbinden zweier elektrisch leitender Bauteile mittels eines Laserstrahls und Bauteileverbund
WO2015180862A1 (de) * 2014-05-28 2015-12-03 Robert Bosch Gmbh Flexible leiterplatte mit beidseitiger lochung

Also Published As

Publication number Publication date
KR20120014874A (ko) 2012-02-20
US20120037403A1 (en) 2012-02-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102010039146A1 (de) Verfahren zum elektrisch leitenden Verbinden von Leiterbahnen in Leitungsträgern und System umfassend solche Leitungsträger
DE69812179T2 (de) Gedruckte schaltungsplatine mit integrierter schmelzsicherung
EP0723245B1 (de) Halbzeug mit einem elektronischen Modul
DE19518753B4 (de) Halbleitervorrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE102007062202B4 (de) Beschreibung Verfahren zur Kontaktierung einer starren Leiterplatte mit einem Kontaktpartner und Anordnung aus starrer Leiterplatte und Kontaktpartner
DE112011103942B4 (de) Optische Baugruppe
DE3428811A1 (de) Gedruckte schaltungsplatten
DE102006003137A1 (de) Elektronikpackung und Packungsverfahren
DE102010030063A1 (de) Elektrische Verbindungsanordnung
DE112012000659T5 (de) Elektrodraht-Anschluss-Verbindungsaufbau und Verfahren zum Herstellen desselben
DE102011004526B4 (de) Leiterplatte mit hoher Stromtragfähigkeit und Verfahren zur Herstellung einer solchen Leiterplatte
EP3399546A1 (de) Elektronische baugruppe mit einem zwischen zwei substraten eingebauten bauelement und verfahren zu dessen herstellung
DE19832062C2 (de) Steuergerät für ein Kraftfahrzeug
WO2015188919A1 (de) Kunststoffumspritzte leiterbahnstruktur sowie verfahren zur herstellung der kunstoffumspritzen leiterbahnstruktur
DE102006052459A1 (de) Elektronikgehäuse mit Standardinterface
DE19645034C2 (de) Ebene elektrische Schaltung und Verfahren zur Herstellung derselben
DE19732644C1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Chipkarte für kontaktlose Daten- und/oder Energieübertragung sowie Chipkarte
DE102014209411A1 (de) Elektronisches Steuermodul, insbesondere für Getriebesteuerung, mit an Presskontakte angeschweißten elektrischen Bauteilen
EP2922373B1 (de) Verfahren zum verbinden zweier elektrisch leitender bauteile mittels eines laserstrahls und bauteileverbund
EP3466224B1 (de) Stanzgitteranordnung für ein getriebesteuermodul mit durch eine gekapselte drahtbondverbindung verbundenen cu- und al-stanzgittern
DE102010019027A1 (de) Einrichtung zum Aufnehmen von Hydraulikfluid für ein Getriebe eines Kraftwagens sowie Bauteil hierfür
DE19738588B4 (de) Elektrisches Bauelement mit einer Umhüllung und mit einem in der Umhüllung angeordneten Anschlußbereich und Verfahren zur Herstellung eines solchen elektrischen Bauelements
DE102014217186A1 (de) Verfahren zum Herstellen eines Schaltungsträgers und Schaltungsträger für elektronische Bauelemente
DE102015216417B4 (de) Leiterplatte und Verfahren zur Herstellung solch einer Leiterplatte
DE3428812A1 (de) Gedruckte schaltungsplatten und verfahren zu ihrer herstellung

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee