DE102015221972A1 - Contacting arrangement for a printed circuit board substrate and method for contacting a printed circuit board substrate - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Kontaktieranordnung (1A) für ein Leiterplattensubstrat (20, 20A) mit mindestens einem, einen ersten Kontaktbereich (12 12A) aufweisenden Anschlussdraht (10A), welcher mit einem korrespondierenden zweiten Kontaktbereich (32) einer Metalllage (30, 30A) des Leiterplattensubstrats (20, 20A) elektrisch kontaktiert ist, sowie ein Verfahren zum Kontaktieren eines Leiterplattensubstrats (20, 20A), wobei eine Laserschweißverbindung die elektrische Kontaktierung (5A) zwischen dem ersten Kontaktbereich (12) und dem zweiten Kontaktbereich (32) ausbildet. Hierbei ist mindestens eine Aussparung (26, 26A) in das Leiterplattensubstrat (20, 20A) eingebracht, welche einen Zugang zur Metalllage (30, 30A) im Bereich des zweiten Kontaktbereichs (32) ausbildet.The invention relates to a contacting arrangement (1A) for a printed circuit board substrate (20, 20A) having at least one connection wire (10A) having a first contact region (12 12A) and having a corresponding second contact region (32) of a metal layer (30, 30A) of the Printed circuit board substrate (20, 20A) is electrically contacted, and a method for contacting a printed circuit board substrate (20, 20A), wherein a laser welding connection, the electrical contact (5A) between the first contact region (12) and the second contact region (32) is formed. In this case, at least one recess (26, 26A) is introduced into the printed circuit board substrate (20, 20A), which forms an access to the metal layer (30, 30A) in the region of the second contact region (32).
Description
Die Erfindung geht aus von einer Kontaktieranordnung für ein Leiterplattensubstrat oder einem Verfahren zum Kontaktieren eines Leiterplattensubstrats nach Gattung der unabhängigen Patentansprüche 1 oder 9.The invention is based on a contacting arrangement for a printed circuit substrate or a method for contacting a printed circuit substrate according to the preamble of the independent claims 1 or 9.
Die Verbindungstechnik von keramischen Leistungssubstraten, wie beispielsweise DBC-Substrate (Direct Bonded Copper), Aluminiumnitritsubstrate oder Siliziumnitritsubstrate mit mindestens einer Metalllage an die Umgebung erfolgt in der Regel durch Bond- oder Bändchenverbindungen. Zudem können Stanzgitter mittels Laserschweißen mit der mindestens einen Metalllage des keramischen Leistungssubstrats verbunden werden, wobei der Laserstrahl zur Herstellung der elektrischen Kontaktierung von oben auf den korrespondierenden Anschlussbereich gerichtet wird. Bei bedruckten Leiterplattensubstraten, wie beispielsweise PCB-, HDI-PCB- oder Hochstrom-PCB-Substraten erfolgt die externe Kontaktierung beispielsweise durch Löten, Einpressen oder Schrauben.The bonding technology of ceramic power substrates, such as DBC substrates (Direct Bonded Copper), Aluminiumnitritsubstrate or Siliziumnitritsubstrate with at least one metal layer to the environment is usually done by bonding or ribbon connections. In addition, lead frames can be connected to the at least one metal layer of the ceramic power substrate by means of laser welding, the laser beam being directed from above onto the corresponding connection area for producing the electrical contact. In printed circuit substrate, such as PCB, HDI PCB or high-current PCB substrates, the external contacting is done for example by soldering, pressing or screws.
Aus der
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die Kontaktieranordnung für ein Leiterplattensubstrat mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 und das Verfahren zum Kontaktieren eines Leiterplattensubstrats mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 7 haben den Vorteil, dass durch die Nutzung von Aussparungen in Leiterplattensubstraten, welche beispielsweise als Bohrungen ausgeführt sind, eine beidseitige Zugänglichkeit der mindestens einen Metalllage möglich ist. Somit kann der Energieeintrag durch den Laserstrahl auf der dem Anschlussdraht gegenüberliegenden Oberfläche der Metalllage des Leiterplattensubstrats erfolgen.The Kontaktieranordnung for a printed circuit board substrate with the features of independent claim 1 and the method for contacting a printed circuit board substrate with the features of independent claim 7 have the advantage that through the use of recesses in printed circuit board substrates, which are designed for example as bores, a two-sided accessibility of at least one metal layer is possible. Thus, the energy input can be made by the laser beam on the opposite surface of the lead wire of the metal layer of the printed circuit board substrate.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen eine Kontaktieranordnung für ein Leiterplattensubstrat zur Verfügung, welche mindestens einen, einen ersten Kontaktbereich aufweisenden Anschlussdraht umfasst, welcher mit einem korrespondierenden zweiten Kontaktbereich einer Metalllage des Leiterplattensubstrats elektrisch kontaktiert ist, wobei eine Laserschweißverbindung die elektrische Kontaktierung zwischen dem ersten Kontaktbereich und dem zweiten Kontaktbereich ausbildet Hierbei ist mindestens eine Aussparung in das Leiterplattensubstrat eingebracht, welche einen Zugang zur Metalllage im Bereich des zweiten Kontaktbereichs ausbildet.Embodiments of the present invention provide a printed circuit board contacting assembly comprising at least one lead wire having a first contact region electrically contacted with a corresponding second contact region of a metal layer of the printed circuit board substrate, wherein a laser welded joint facilitates electrical contacting between the first contact region and the first contact region In this case, at least one recess is introduced into the printed circuit board substrate, which forms an access to the metal layer in the region of the second contact region.
Des Weiteren wird ein Verfahren zum Kontaktieren eines Leiterplattensubstrats mit mindestens einem, einen ersten Kontaktbereich aufweisenden Anschlussdraht vorgeschlagen, welcher mit einem korrespondierenden zweiten Kontaktbereich einer Metalllage des Leiterplattensubstrats elektrisch kontaktiert wird, wobei mittels eines Laserstrahls die elektrische Kontaktierung zwischen dem ersten Kontaktbereich und dem zweiten Kontaktbereich als Schweißverbindung hergestellt wird. Hierbei wird mindestens eine Aussparung in das Leiterplattensubstrat eingebracht, welche einen Zugang zur Metalllage im Bereich des zweiten Kontaktbereichs ausbildet. Der Laserstrahl bringt die Schweißenergie über eine dem zweiten Kontaktbereich gegenüberliegende Rückseite der Metalllage ein.Furthermore, a method is proposed for contacting a printed circuit board substrate having at least one connecting wire having a first contact region, which is electrically contacted with a corresponding second contact region of a metal layer of the printed circuit board substrate, wherein the electrical contact between the first contact region and the second contact region by means of a laser beam Welded connection is made. In this case, at least one recess is introduced into the printed circuit board substrate, which forms an access to the metal layer in the region of the second contact region. The laser beam applies the welding energy via a rear side of the metal layer opposite the second contact region.
In vorteilhafter Weise muss die Kontaktierung bei Ausführungsformen der Erfindung nicht mehr ausschließlich am Rand des Leiterplattensubstrats erfolgen, sondern kann an beliebiger Stelle im Leiterplattensubstrat erfolgen. Das Leiterplattensubstrat kann beispielsweise als ein- oder mehrlagiges Keramiksubstrat, wie beispielsweise LTCC-, HTCC-, und/oder Aluminiumoxidkeramik, oder als ein- oder mehrlagige bedruckte Leiterplatte, wie beispielsweise PCB, HDI-PCB, Hochstrom-PCB, ausgebildet werden. Des Weiteren kann der erste Kontaktbereich der Anschlussdrähte auch spitz, stumpf oder anders geformt und somit platzsparend angeschweißt werden, so dass kleinere Flächen auf dem Leiterplattensubstrat für den zweiten Kontaktbereich zur Verfügung gestellt werden können. Die Anschlussdrähte können beispielsweise als Teil eines Stanzgitters und/oder als Metalldraht und/oder als isolierter Draht und/oder als lackierter Draht ausgeführt werden.In an advantageous manner, the contacting in embodiments of the invention no longer has to take place exclusively at the edge of the printed circuit board substrate, but can take place at any point in the printed circuit board substrate. The printed circuit board substrate may be formed, for example, as a single- or multi-layer ceramic substrate, such as LTCC, HTCC, and / or alumina ceramics, or as a single or multi-layer printed circuit board, such as PCB, HDI PCB, high current PCB. Furthermore, the first contact region of the connecting wires can also be pointed, blunt or otherwise shaped and thus welded in a space-saving manner, so that smaller areas can be made available on the printed circuit board substrate for the second contact region. The connecting wires can be designed, for example, as part of a stamped grid and / or as a metal wire and / or as an insulated wire and / or as a painted wire.
Durch das vorgeschlagene Kontaktierungsverfahren kann das Leiterplattensubstrat auch ummoldet werden und wäre somit unkritisch bezüglich der Handhabung. Durch die mögliche direkte Anbindung an den Anschlussdraht kann auf kostenintensive Stanzgitter und/oder Einlegeteile mit speziell präparierten Anschlüssen in vorteilhafter Weise verzichtet werden. Auch wäre die Anbindung an einen Motordraht direkt oder indirekt möglich. Bei der spitzen, stumpfen oder anders geformte Anbindung kann als Anschlussdraht auch ein isolierter und/oder lackierter Draht, wie er beispielsweise bei Transformatoren oder Motorwicklungen verwendet wird, eingesetzt werden.Due to the proposed contacting method, the printed circuit board substrate can also be ummoldet and thus would be uncritical in terms of handling. Due to the possible direct connection to the connecting wire can be dispensed with costly lead frames and / or inserts with specially prepared connections in an advantageous manner. Also, the connection to a motor wire would be possible directly or indirectly. When pointed, blunt or otherwise shaped connection can be used as connecting wire and an insulated and / or painted wire, as used for example in transformers or motor windings.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen der im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen Kontaktieranordnung für ein Leiterplattensubstrat und des im unabhängigen Patentanspruch 9 angegebenen Verfahrens zum Kontaktieren eines Leiterplattensubstrats möglich.The measures and refinements recited in the dependent claims are advantageous improvements in the independent Claim 1 specified Kontaktieranordnung for a printed circuit board substrate and the method specified in the independent claim 9 for contacting a printed circuit substrate possible.
Besonders vorteilhaft ist, dass die elektrische Kontaktierung an einer dem Leiterplattensubstrat abgewandten Oberfläche der Metalllage ausgebildet werden kann. Das bedeutet, dass der Anschlussdraht mit dem ersten Kontaktbereich von oben an den zweiten Kontaktbereich der Metalllage angelegt werden kann, und der Laserstrahl die Schweißenergie zur Herstellung der Kontaktierung durch die Aussparung von unten in die Metalllage einbringen kann. Alternativ kann die elektrische Kontaktierung an einer der Aussparung zugewandten Oberfläche der Metalllage ausgebildet werden. Das bedeutet, dass der Anschlussdraht mit dem ersten Kontaktbereich durch die Aussparung von unten an den zweiten Kontaktbereich der Metalllage angelegt werden kann, und der Laserstrahl die Schweißenergie zur Herstellung der Kontaktierung von oben in die Metalllage einbringen kann.It is particularly advantageous that the electrical contact can be formed on a side facing away from the printed circuit board substrate surface of the metal layer. This means that the connection wire with the first contact region can be applied from above to the second contact region of the metal layer, and the laser beam can introduce the welding energy into the metal layer from below to make contact with the recess. Alternatively, the electrical contact can be formed on a surface of the metal layer facing the recess. This means that the connection wire with the first contact region can be applied through the recess from below to the second contact region of the metal layer, and the laser beam can bring in the welding energy for producing the contact from above into the metal layer.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Kontaktieranordnung kann ein am Ende des Anschlussdrahtes angeordneter Bereich einer Mantelfläche des Anschlussdrahtes den ersten Kontaktbereich ausbilden. Alternativ kann eine Stirnfläche am Ende des Anschlussdrahtes den ersten Kontaktbereich ausbilden. Dadurch ist eine Anpassung der Kontaktieranordnung an verschiedene Einbaubedingungen in vorteilhafter Weise schnell und einfach möglich.In an advantageous embodiment of the contacting arrangement, a region of a lateral surface of the connecting wire arranged at the end of the connecting wire can form the first contact region. Alternatively, an end face at the end of the connecting wire form the first contact region. As a result, an adaptation of the contacting of different installation conditions in an advantageous manner quickly and easily possible.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Kontaktieranordnung kann der erste Kontaktbereich an einer Oberseite oder an einer Unterseite des Leiterplattensubstrats ausgebildet werden. Dadurch kann das Leiterplattensubstrat von oben oder von unten kontaktiert werden, so dass die Anpassung an verschiedene Einbaubedingungen weiter vereinfacht werden kann.In an advantageous embodiment of the contacting arrangement, the first contact region can be formed on an upper side or on an underside of the printed circuit substrate. As a result, the printed circuit board substrate can be contacted from above or from below, so that adaptation to different installation conditions can be further simplified.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Kontaktieranordnung kann die Metalllage beispielsweise als äußere Metalllage an einer Oberseite und/oder an einer Unterseite des Leiterplattensubstrats und/oder als innere Metalllage im Leiterplattensubstrat ausgebildet werden.In a further advantageous embodiment of the contacting arrangement, the metal layer may be formed, for example, as an outer metal layer on an upper side and / or on an underside of the printed circuit substrate and / or as an inner metal layer in the printed circuit substrate.
In vorteilhafter Ausgestaltung des Kontaktierverfahrens kann das Ende des Anschlussdrahtes mit dem ersten Kontaktbereich oder der Laserstrahl in die Aussparung eingeführt werden. Das bedeutet, dass der Energieeintrag für die Laserschweißung von der dem Anschlussdraht gegenüberliegenden Leiterplattensubstratseite erfolgen kann.In an advantageous embodiment of the Kontaktierverfahrens the end of the lead wire with the first contact region or the laser beam can be inserted into the recess. This means that the energy input for the laser welding can take place from the printed circuit board substrate side opposite the connecting wire.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen.Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail in the following description. In the drawing, like reference numerals designate components that perform the same or analog functions.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
Wie aus
Zum Kontaktieren des Leiterplattensubstrats
Das Leiterplattensubstrat
Wie aus
Wie aus
Wie aus
Wie aus
Bei einem alternativen in
In den in
Wie aus
Wie aus
Wie aus
In den in
Wie aus
Wie aus
Wie aus
In den in
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ermöglichen in vorteilhafter Weise die Kontaktierung eines Leiterplattensubstrats nicht mehr ausschließlich am Rand des Leiterplattensubstrats, sondern an beliebigen Stellen des Leiterplattensubstrats, indem entsprechende speziell eingebrachte Aussparungen oder bereits vorhandene Aussparungen im Leiterplattensubstrat als Zugänge zu den zweiten Kontaktbereichen der Metalllagen des Leiterplattensubstrats genutzt werden.Embodiments of the present invention advantageously enable the contacting of a printed circuit board substrate no longer exclusively at the edge of the printed circuit board substrate, but at arbitrary locations of the printed circuit board substrate by using corresponding specially introduced recesses or recesses in the printed circuit board substrate as accesses to the second contact areas of the metal layers of the printed circuit board substrate ,
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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