DE102018207966A1

DE102018207966A1 - Printed circuit board, arrangement of a printed circuit board and method for manufacturing a printed circuit board

Info

Publication number: DE102018207966A1
Application number: DE102018207966.8A
Authority: DE
Inventors: Michael Speber; Karl-Heinz Müller
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2018-05-22
Filing date: 2018-05-22
Publication date: 2019-12-12

Abstract

Eine Leiterplatte umfasst mindestens eine leitende Stromführungslage (3) und mindestens eine Versteifungslage (8, 9). Die mindestens eine Versteifungslage (8, 9) hat eine Biegefestigkeit von mindestens 700 MPa.A circuit board comprises at least one conductive current-carrying layer (3) and at least one stiffening layer (8, 9). The at least one stiffening layer (8, 9) has a flexural strength of at least 700 MPa.

Description

Die Erfindung betrifft eine Leiterplatte, insbesondere eine Mehrschicht-Leiterplatte, sowie deren Anordnung im Inneren eines Kraftfahrzeugs, insbesondere im Motorraum eines Kraftfahrzeugs. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Fertigung einer Leiterplatte.The invention relates to a printed circuit board, in particular a multilayer printed circuit board, as well as their arrangement in the interior of a motor vehicle, in particular in the engine compartment of a motor vehicle. The invention further relates to a method for manufacturing a printed circuit board.

Aus dem Stand der Technik sind Leiterplatten bekannt. Sie werden insbesondere als elektronisches Steuergerät für einen Motor oder für Sicherheitssysteme in einem Kraftfahrzeug verwendet. Eine derartige Leiterplatte ist beispielsweise in der DE 10 2009 023 317 A1 beschrieben.Circuit boards are known from the prior art. They are used in particular as an electronic control unit for an engine or for safety systems in a motor vehicle. Such a circuit board is for example in the DE 10 2009 023 317 A1 described.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Leiterplatte zu schaffen, die insbesondere eine hohe Stabilität aufweist, vibrationsresistent ist und sich zur optimalen Bauraumintegration eignet.It is the object of the present invention to provide an improved printed circuit board, which in particular has a high stability, is vibration-resistant and is suitable for optimum space integration.

Diese Aufgabe wird durch eine Leiterplatte mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Die Leiterplatte umfasst mindestens eine leitende Stromführungslage und mindestens eine Stabilisierungslage. Der Kern der Erfindung besteht darin, dass die mindestens eine Stabilisierungslage eine Biegefestigkeit von mindestens 700 MPa hat. Durch die mindestens eine Stabilisierungslage ist die Stabilität, insbesondere die Steifigkeit und Festigkeit, der Leiterplatte erhöht. Die höhere Stabilität ist insbesondere auch in freischwebenden Bereichen der Leiterplatte gegeben. Die Leiterplatte ist vibrationsresistent. Ein Aufschwingen der Leiterplatte und eine Beschädigung der Leiterplatte hierdurch sind vermieden. Somit kann die Leiterplatte in vibrierenden Umgebungen, wie beispielsweise dem Motorraum eines Kraftfahrzeugs, eingesetzt werden, ohne dass zusätzliche Mittel zur Stabilisierung der Leiterplatte, wie beispielsweise ein externer Versteifungsrahmen, vorgesehen sein müssen. Da zusätzliche Stabilisierungsmittel nicht nötig sind, verringern sich die Rüstkosten beim Einsatz der Leiterplatte. Zudem ist eine optimierte Bauraumintegration der Leiterplatte an ihrem Einsatzort, insbesondere im Motorraum eines Kraftfahrzeugs, gewährleistet. Eine komplizierte Aufbau- und Verbindungstechnik mit zusätzlichen externen Stabilisierungsmitteln ist vermieden.This object is achieved by a printed circuit board having the features specified in claim 1. The printed circuit board comprises at least one conductive current-carrying layer and at least one stabilizing layer. The essence of the invention is that the at least one stabilizing layer has a flexural strength of at least 700 MPa. The stability, in particular the rigidity and strength, of the printed circuit board is increased by the at least one stabilization layer. The higher stability is given in particular in free-floating areas of the circuit board. The printed circuit board is vibration resistant. A swinging of the circuit board and damage to the circuit board thereby are avoided. Thus, the circuit board can be used in vibrating environments, such as the engine compartment of a motor vehicle, without the need for additional means of stabilizing the circuit board, such as an external stiffening frame. Since additional stabilizers are not necessary, the setup costs are reduced when using the circuit board. In addition, an optimized space integration of the circuit board at its place of use, especially in the engine compartment of a motor vehicle, guaranteed. A complicated construction and connection technology with additional external stabilization means is avoided.

Die Biegefestigkeit ist diejenige Zug- oder Druckspannung, die bei Belastung durch ein Biegemoment auftritt und zu Bruch oder plastischer Verformung der mindestens einen Stabilisierungslage führt. Sie kann beispielsweise im Biegeversuch, insbesondere im 3-Punkt-Biegeversuch, ermittelt werden. Besonders bevorzugt weist die mindestens eine Stabilisierungslage eine Biegefestigkeit von mindestens 900 MPa, insbesondere mindestens 1100 MPa auf. Die Biegefestigkeit der Stabilisierungslage übersteigt die Biegefestigkeit bekannter Leiterplatten um mindestens 25%, insbesondere um mindestens 50%. Die Biegefestigkeit der mindestens einen Stabilisierungslage kann unabhängig von der Richtung des Biegemoments sein, d.h. unabhängig von der Achse, um die die Biegung erfolgt. Bevorzugt ist die Biegefestigkeit der mindestens einen Stabilisierungslage gegenüber einem parallel zu einer durch eine Ausrichtung der Leiterplatte definierten Ebene verlaufenden Biegemoment gegeben. Ein Biegemoment, das parallel zu der Ebene der Leiterplatte verläuft, bewirkt eine Biegung um eine Achse, die senkrecht auf einer Flächennormalen der Ebene der Leiterplatte steht. Das parallel zu der Ebene der Leiterplatte verlaufende Biegemoment kann durch eine Kraft senkrecht zu der Ebene der Leiterplatte, d.h. in Richtung der Flächennormalen der Ebene, eingebracht werden. Dies entspricht dem üblichen Versuchsaufbau beim 3-Punkt-Biegeversuch. Besonders bevorzugt weist die mindestens eine Stabilisierungslage eine Biegefestigkeit gegenüber einem parallel zu der Ebene der Leiterplatte verlaufenden Biegemoments von mindestens 900 MPa, insbesondere mindestens 1100 MPa auf. Für manche Anwendungen kann es auch ausreichen, wenn die Biegefestigkeit von mindestens 700 MPa bezüglich eines Biegemoments entlang einer festen Achse gewährleistet ist.The flexural strength is the tensile or compressive stress that occurs when loaded by a bending moment and results in breakage or plastic deformation of the at least one stabilizing layer. It can be determined, for example, in the bending test, in particular in the 3-point bending test. Particularly preferably, the at least one stabilization layer has a flexural strength of at least 900 MPa, in particular at least 1100 MPa. The flexural strength of the stabilization layer exceeds the flexural strength of known printed circuit boards by at least 25%, in particular by at least 50%. The flexural strength of the at least one stabilization layer may be independent of the direction of the bending moment, i. regardless of the axis around which the bend is made. The bending strength of the at least one stabilization layer is preferably given in relation to a bending moment running parallel to a plane defined by an alignment of the printed circuit board. A bending moment that is parallel to the plane of the circuit board causes a bend about an axis perpendicular to a surface normal of the plane of the circuit board. The bending moment parallel to the plane of the circuit board may be determined by a force perpendicular to the plane of the circuit board, i. in the direction of the surface normals of the plane. This corresponds to the usual experimental setup in the 3-point bending test. Particularly preferably, the at least one stabilization layer has a bending strength in relation to a bending moment of at least 900 MPa, in particular at least 1100 MPa, running parallel to the plane of the printed circuit board. For some applications, it may also be sufficient if the bending strength of at least 700 MPa with respect to a bending moment along a fixed axis is ensured.

Bevorzugt sind zwei oder mehr als zwei leitende Stromführungslagen, beispielsweise sechs Stromführungslagen, in der Leiterplatte integriert. Die Stromführungslagen können aus Kupfer oder Aluminium gefertigt sein. Die Stromführungslagen sind beispielsweise Kupferfolien oder Dickkupferlagen. Zwischen den Stromführungslagen sind bevorzugt Isolationslagen in Form von Prepregs oder Kernen angeordnet. Die mindestens eine Stromführungslage kann eine Außenlage der Leiterplatte sein. Bevorzugt jedoch ist die mindestens eine Stromführungslage eine Innenlage der Leiterplatte. Zusätzlich können isolierende oder leitende Außenlagen vorgesehen sein. Preferably, two or more than two conductive current-carrying layers, for example six current-carrying layers, are integrated in the printed circuit board. The current-carrying layers may be made of copper or aluminum. The current-carrying layers are, for example, copper foils or thick copper layers. Between the current-carrying layers insulation layers in the form of prepregs or cores are preferably arranged. The at least one current-carrying layer may be an outer layer of the printed circuit board. Preferably, however, the at least one current-carrying layer is an inner layer of the printed circuit board. In addition, insulating or conductive outer layers may be provided.

Besonders bevorzugt weisen die Außenlagen eine Lötstopplackschicht auf. Auf den Außenlagen der Leiterplatte können zusätzliche elektronische Komponenten, wie beispielsweise surface mounted devices (SMD), Stromschienen und/oder Kontaktierungen, angeordnet sein.Particularly preferably, the outer layers have a Lötstopplackschicht. On the outer layers of the circuit board additional electronic components such as surface mounted devices (SMD), busbars and / or contacts can be arranged.

Gemäß einem vorteilhaften Aspekt der Erfindung ist die mindestens eine Stabilisierungslage als Innenlage der Leiterplatte ausgeführt. Mit anderen Worten, die mindestens eine Stabilisierungslage ist im Schichtaufbau der Leiterplatte zwischen den Außenlagen angeordnet. Eine als Innenlage ausgeführte Stabilisierungslage behindert weder die Kontaktierung noch die Oberflächenstruktur der Leiterplatte. Die mindestens eine Stabilisierungslage schränkt die Funktionalität der Leiterplatte nicht ein.According to an advantageous aspect of the invention, the at least one stabilization layer is designed as an inner layer of the printed circuit board. In other words, the at least one stabilization layer is arranged in the layer structure of the printed circuit board between the outer layers. A stabilization layer designed as an inner layer does not hinder the contacting or the surface structure of the printed circuit board. The at least one stabilization layer does not limit the functionality of the printed circuit board.

Gemäß einem weiteren vorteilhaften Aspekt der Erfindung weist die mindestens eine Stabilisierungslage ein Dielektrikum auf. Das Dielektrikum kann beispielsweise als Verbundwerkstoff aus einem Fasermaterial und einem Harz bestehen. Bevorzugt weist das Dielektrikum Glasfasern, insbesondere ein Glasfaser-Gelege, und Epoxidharz auf. Besonders bevorzugt ist das Dielektrikum ein FR-4 Material. Diese Materialien haben sich für den Einsatz in Leiterplatten als besonders geeignet erwiesen. Die mindestens eine Stabilisierungslage mit dem Dielektrikum kann als Prepreg oder als Kern in die Leiterplatte eingefügt werden. Durch die Verwendung eines Dielektrikums kann die Stabilisierungslage kostengünstig und einfach hergestellt werden. Zudem ist die Stabilisierungslage während des Leiterplattenherstellungsprozesses einfach in die Leiterplatte einbringbar. Die Stabilisierungslage ist mit bekannten Leiterplattendesigns kompatibel. According to a further advantageous aspect of the invention, the at least one stabilization layer comprises a dielectric. The dielectric may for example consist of a fiber material and a resin as a composite material. The dielectric preferably has glass fibers, in particular a glass fiber scrim, and epoxy resin. More preferably, the dielectric is a FR-4 material. These materials have proven to be particularly suitable for use in printed circuit boards. The at least one stabilization layer with the dielectric can be inserted into the printed circuit board as a prepreg or as a core. By using a dielectric, the stabilization layer can be produced inexpensively and easily. In addition, the stabilization layer during the PCB manufacturing process is easily introduced into the circuit board. The stabilization layer is compatible with known printed circuit board designs.

Eine ein Dielektrikum aufweisende Stabilisierungslage kann auch elektrisch isolieren. Somit kann die Stabilisierungslage beispielsweise zwischen zwei Stromführungslagen angeordnet werden. Weitere Schichtlagen zur Isolation der Stromführungslagen sind nicht nötig. Über die Stabilisierungslagen kann daher eine Stabilisierung, insbesondere eine Versteifung, der Leiterplatte erzielt werden, ohne dass die Leiterplatte eine erhöhte Dicke aufweist. Beispielsweise können in bestehenden Leiterplattendesigns einzelne oder alle Isolationsschichten durch Stabilisierungslagen ersetzt werden, um somit die Festigkeit und Steifigkeit der Leiterplatte zu erhöhen.A stabilizing layer having a dielectric can also be electrically insulated. Thus, the stabilization layer can be arranged for example between two current-carrying layers. Additional layers for the isolation of the current-carrying layers are not necessary. Therefore, a stabilization, in particular a stiffening, of the printed circuit board can be achieved via the stabilization layers without the printed circuit board having an increased thickness. For example, in existing printed circuit board designs, individual or all of the insulating layers can be replaced by stabilization layers, thus increasing the strength and rigidity of the printed circuit board.

Die mindestens eine Stabilisierungslage kann durch das Dielektrikum selbst gebildet sein. Hierzu können versteifte Dielektrika verwendet werden. Dies kann beispielsweise durch die Verwendung von steiferen Harzsorten und/oder Gelegen, beispielsweise unidirektionalen Faserschichten, erwirkt werden. Bevorzugt jedoch kann die Biegefestigkeit des Dielektrikums und damit der Stabilisierungslage durch einen erhöhten Harzanteil, insbesondere durch einen erhöhten Anteil an Epoxidharz, realisiert werden.The at least one stabilization layer can be formed by the dielectric itself. For this purpose, stiffened dielectrics can be used. This can be achieved, for example, by the use of stiffer resin types and / or layers, for example unidirectional fiber layers. Preferably, however, the bending strength of the dielectric and thus of the stabilization layer can be realized by an increased proportion of resin, in particular by an increased proportion of epoxy resin.

Gemäß einem vorteilhaften Aspekt der Erfindung weist das Dielektrikum der mindestens einen Stabilisierungslage einen Harzanteil von mindestens 70 % auf. Durch einen derart hohen Harzanteil kann die Biegefestigkeit und damit die Stabilität und insbesondere auch die Steifigkeit der Stabilisierungslage auf einfache und kostengünstige Weise erhöht werden. Das Einbringen und Verarbeiten weiterer Materialien ist nicht nötig. Bevorzugt weist das Dielektrikum mindestens einen Harzanteil von 80 %, insbesondere mindestens 85 %, insbesondere bis zu 90 % auf. Als Harz wird bevorzugt Epoxidharz verwendet.According to an advantageous aspect of the invention, the dielectric of the at least one stabilization layer has a resin content of at least 70%. By such a high proportion of resin, the bending strength and thus the stability and in particular the rigidity of the stabilizing layer can be increased in a simple and cost-effective manner. The introduction and processing of other materials is not necessary. Preferably, the dielectric has at least a resin content of 80%, in particular at least 85%, in particular up to 90%. As the resin, epoxy resin is preferably used.

Die Stabilisierungslage kann beispielsweise nur aus einem flächigen Dielektrikum mit hohem Harzanteil bestehen. Hierdurch schränkt die mindestens eine Stabilisierungslage das Leiterplattendesign, insbesondere die Platzierung von Vias oder vertikalen Durchkontaktierungen oder das Routing in keiner Weise ein. Die mindestens eine Stabilisierungslage kann einfach in bestehende Leiterplattendesigns integriert werden. Eine Anpassung des Leiterplattendesigns ist nicht nötig.The stabilization layer may, for example, only consist of a flat dielectric with a high proportion of resin. As a result, the at least one stabilization layer in no way restricts the printed circuit board design, in particular the placement of vias or vertical vias, or the routing. The at least one stabilization layer can be easily integrated into existing printed circuit board designs. An adaptation of the PCB design is not necessary.

Gemäß einem weiteren vorteilhaften Aspekt der Erfindung weist die mindestens eine Stabilisierungslage eine in das Dielektrikum eingebrachte Versteifungsstruktur auf. Durch die Versteifungsstruktur kann die Steifigkeit, insbesondere Biegesteifigkeit, der Stabilisierungslage und deren Festigkeit, insbesondere Biegefestigkeit, weiter erhöht werden. Die Versteifungsstruktur kann insbesondere in Ausnehmungen innerhalb eines durch das Dielektrikum gebildeten Dielektrikum-Kerns eingebracht, insbesondere eingebettet sein. Das Dielektrikum kann selbst, beispielsweise aufgrund eines hohen Harzanteils, stabilisiert, insbesondere versteift sein.According to a further advantageous aspect of the invention, the at least one stabilization layer has a stiffening structure introduced into the dielectric. Due to the stiffening structure, the rigidity, in particular bending stiffness, of the stabilizing layer and its strength, in particular bending strength, can be further increased. The stiffening structure may in particular be introduced, in particular embedded, in recesses within a dielectric core formed by the dielectric. The dielectric itself, for example, due to a high resin content, stabilized, in particular stiffened.

Gemäß einem weiteren vorteilhaften Aspekt der Erfindung deckt die Versteifungsstruktur zwischen 25 % und 75 % der Fläche der Stabilisierungslage ab. Die Fläche der Stabilisierungslage ist hierbei in parallel zur Leiterplatte definiert. Bevorzugt deckt die Versteifungsstruktur zwischen 35 % und 65 %, insbesondere zwischen 40 % und 60 % der Fläche der Stabilisierungslage ab. Die Versteifungsstruktur ist stabil und lässt gleichzeitig genug Raum für Durchkontaktierungen. Die Versteifungsstruktur kann somit insbesondere an bestehende Leiterplattendesigns angepasst werden.According to a further advantageous aspect of the invention, the stiffening structure covers between 25% and 75% of the area of the stabilization layer. The surface of the stabilization layer is defined here in parallel to the printed circuit board. The stiffening structure preferably covers between 35% and 65%, in particular between 40% and 60%, of the surface of the stabilization layer. The stiffening structure is stable while leaving enough room for vias. The stiffening structure can thus be adapted in particular to existing printed circuit board designs.

Gemäß einem weiteren vorteilhaften Aspekt der Erfindung ist die Versteifungsstruktur als keramisches Inlay, metallisches Inlay und/oder Verfüllung mit Harz ausgeführt. Derartige Versteifungsstrukturen sind besonders steif und biegefest. Die Stabilität der Leiterplatte ist weiter verbessert.According to a further advantageous aspect of the invention, the stiffening structure is designed as a ceramic inlay, metallic inlay and / or backfilling with resin. Such stiffening structures are particularly stiff and resistant to bending. The stability of the circuit board is further improved.

Bei einer Versteifungsstruktur, die als Verfüllung mit Epoxidharz ausgeführt ist, kann die Versteifungsstruktur vollständig aus einer Verfüllung mit Epoxidharz bestehen. Alternativ können auch weitere Materialien, wie beispielsweise keramische und/oder metallische Inlays in die Versteifungsstruktur integriert und mit Epoxidharz verfüllt werden.For a stiffening structure that is filled with epoxy resin, the stiffening structure may be completely filled with epoxy resin. Alternatively, other materials such as ceramic and / or metallic inlays can be integrated into the stiffening structure and filled with epoxy resin.

Metallische Inlays können insbesondere aus Aluminium oder Kupfer gefertigt sein. Metallische Inlays können neben der Stabilisierung auch dem Stromtransport innerhalb der Leiterplatte dienen. Beispielsweise kann in der Versteifungsstruktur Hochstrom geführt werden. In diesem Fall muss die Versteifungsstruktur gegenüber der mindestens einen Stromführungslage isoliert sein. Dies kann durch weitere Isolationsschichten bewerkstelligt werden. Alternativ kann die Versteifungsstruktur vollumfänglich in den Dielektrikum-Kern eingebettet sein.Metallic inlays can be made in particular of aluminum or copper. In addition to the stabilization, metallic inlays can also serve to transport electricity within the printed circuit board. For example, high current can be conducted in the stiffening structure. In this case, the stiffening structure must be opposite to the at least one Stromführungslage be isolated. This can be accomplished by further insulation layers. Alternatively, the stiffening structure may be fully embedded in the dielectric core.

Gemäß einem weiteren vorteilhaften Aspekt der Erfindung weist die Versteifungsstruktur Versteifungsrippen auf. Versteifungsrippen ermöglichen eine besonders stabile, insbesondere steife, und vibrationsresistente Geometrie. Insbesondere können die Versteifungsrippen X-förmig und/oder vieleckig beispielsweise quadratisch, dreieckig oder wabenförmig, angeordnet sein. Die Versteifungsrippen sind insbesondere parallel zu der Ebene der Leiterplatte vieleckig und/oder X-förmig angeordnet. Besonders bevorzugt bilden die Versteifungsrippen zumindest einen Teil eins in der Ebene der Leiterplatte die Stabilisierungslage umlaufenden Rahmens.According to a further advantageous aspect of the invention, the stiffening structure has stiffening ribs. Stiffening ribs enable a particularly stable, in particular stiff, and vibration-resistant geometry. In particular, the stiffening ribs X-shaped and / or polygonal, for example, square, triangular or honeycomb-shaped, may be arranged. The stiffening ribs are arranged in particular polygonal and / or X-shaped parallel to the plane of the circuit board. Particularly preferably, the stiffening ribs form at least a part one in the plane of the circuit board, the stabilizing layer encircling frame.

Gemäß einem weiteren vorteilhaften Aspekt der Erfindung weist die Leiterplatte eine Mehrzahl von Befestigungspunkten zur Befestigung der Leiterplatte an einen Träger auf. Die Befestigungspunkte sind jeweils im Bereich der Versteifungsstruktur angeordnet. Die Befestigungspunkte können beispielsweise in Befestigungsabschnitten der Versteifungsstruktur angeordnet sein. Die Befestigungspunkte können zur Aufnahme von Befestigungsmitteln, beispielsweise von Schrauben, dienen, über die die Leiterplatte direkt an einem Träger befestigt werden kann. Die im Bereich der Versteifungsstruktur angeordneten Befestigungspunkte erhöhen die Stabilität einer derartigen Befestigung der Leiterplatte an dem Träger. Über die Befestigungspunkte in die Leiterplatte eingebrachte Vibrationen und Spannungen, beispielsweise weil der Träger Teil eines Motorraums eines Kraftfahrzeugs ist, werden durch die Versteifungsstruktur absorbiert. Beschädigungen durch die Vibrationen und/oder Spannungen sind vermieden.According to a further advantageous aspect of the invention, the circuit board has a plurality of attachment points for attaching the circuit board to a carrier. The attachment points are each arranged in the region of the stiffening structure. The attachment points may be arranged, for example, in attachment sections of the stiffening structure. The attachment points can serve for receiving fastening means, for example screws, by means of which the printed circuit board can be fastened directly to a carrier. The attachment points arranged in the region of the stiffening structure increase the stability of such an attachment of the printed circuit board to the carrier. Vibrations and stresses introduced via the attachment points into the circuit board, for example because the support is part of an engine compartment of a motor vehicle, are absorbed by the stiffening structure. Damage caused by the vibrations and / or stresses are avoided.

Die Befestigungspunkte können beispielsweise als Schraubbohrungen ausgeführt sein. Die Leiterplatte kann daher durch Verschrauben direkt an den Träger angeordnet und befestigt werden.The attachment points may for example be designed as screw holes. The circuit board can therefore be arranged and fixed by screwing directly to the carrier.

Gemäß einem weiteren vorteilhaften Aspekt der Erfindung verbindet die Versteifungsstruktur mindestens zwei der Mehrzahl von Befestigungspunkten. Dies erhöht die Stabilität der Leiterplatte weiter. Eingebrachte Vibrationen und/oder Spannungen können noch besser absorbiert werden.According to a further advantageous aspect of the invention, the stiffening structure connects at least two of the plurality of attachment points. This further increases the stability of the printed circuit board. Applied vibrations and / or stresses can be better absorbed.

Gemäß einem weiteren vorteilhaften Aspekt der Erfindung weist die mindestens eine Stabilisierungslage eine Schichtdicke von mindestens 0,5 mm auf. Eine hohe Schichtdicke erhöht die Steifigkeit, insbesondere die Biegesteifigkeit der mindestens einen Stabilisierungslage und damit der Leiterplatte. Die Schichtdicke kann hierbei durch eine einzelne Stabilisierungslage oder durch mehrere Stabilisierungslagen insgesamt erreicht werden. Die Schichtdicke der mindestens einen Stabilisierungslage ist bevorzugt derart gewählt, dass die Leiterplatte eine vorgegebene Soll-Dicke nicht überschreitet. Dies ist insbesondere von Vorteil, da ein für die Leiterplatte vorgesehener Einsatzort, insbesondere im Motorraum eines Kraftfahrzeugs, eine maximale Soll-Dicke der Leiterplatte vorgibt. Bei gegebenen Leiterplattendesigns können alle Stabilisierungslagen zusammen genommen eine maximale Schichtdicke aufweisen, die der Soll-Dicke der Leiterplatte abzüglich der Schichtdicken der Stromführungslagen, eventueller Außenlagen und hierauf angeordneten Elektronikkomponenten entspricht. Insbesondere für den Fall, dass die mindestens eine Stabilisierungslage ein Dielektrikum aufweist und als Isolationslage eingesetzt werden kann, können sämtliche nicht für die Stromführung benötigten Schichtlagen der Leiterplatte durch Stabilisierungslagen ersetzt werden. Somit ist eine Erhöhung der Stabilität, insbesondere der Biegefestigkeit und Biegesteifigkeit, der Leiterplatte ohne eine Erhöhung deren Dicke möglich.According to a further advantageous aspect of the invention, the at least one stabilization layer has a layer thickness of at least 0.5 mm. A high layer thickness increases the rigidity, in particular the bending stiffness of the at least one stabilization layer and thus of the printed circuit board. The layer thickness can be achieved in this case by a single stabilization layer or by a plurality of stabilization layers in total. The layer thickness of the at least one stabilization layer is preferably selected such that the circuit board does not exceed a predetermined desired thickness. This is particularly advantageous since a location intended for the printed circuit board, in particular in the engine compartment of a motor vehicle, specifies a maximum nominal thickness of the printed circuit board. For given printed circuit board designs, all stabilization layers taken together may have a maximum layer thickness which corresponds to the nominal thickness of the printed circuit board minus the layer thicknesses of the current-carrying layers, any outer layers and electronic components arranged thereon. In particular, in the event that the at least one stabilization layer has a dielectric and can be used as an insulating layer, all layers of the printed circuit board not required for the current conduction can be replaced by stabilization layers. Thus, an increase in the stability, in particular, the flexural strength and flexural rigidity, of the circuit board without increasing its thickness is possible.

Die erfindungsgemäße Leiterplatte kann eine oder mehrere Stabilisierungslagen aufweisen. Im Falle mehrere Stabilisierungslagen können diese alle gleich oder unterschiedlich ausgeführt sein. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass einzelne der Stabilisierungslagen als versteifte Dielektrika ausgeführt sind, die zwischen jeweils zwei Stromführungslagen angeordnet sind und eine elektrische Isolation bewirken. Eine weitere Stabilisierungslage kann ein metallisches Inlay als Versteifungsstruktur umfassen, wobei in dem metallischen Inlay zusätzlich Strom geführt werden kann.The circuit board according to the invention may have one or more stabilization layers. In the case of several stabilization layers, these can all be the same or different. For example, it may be provided that individual of the stabilization layers are designed as stiffened dielectrics, which are arranged between each two current-carrying layers and effect an electrical insulation. Another stabilization layer may include a metallic inlay as a stiffening structure, wherein in the metallic inlay additional power can be performed.

Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung eine Anordnung der Leiterplatte im Inneren eines Kraftfahrzeugs zu verbessern.It is a further object of the invention to improve an arrangement of the printed circuit board inside a motor vehicle.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Anordnung einer Leiterplatte mit den im Anspruch 12 angegebenen Merkmalen. Die Leiterplatte weist mindestens eine Stabilisierungslage auf. Hierdurch kann die Leiterplatte in Inneren eines Kraftfahrzeugs insbesondere im Motorraum eines Kraftfahrzeugs angeordnet werden, wobei die Leiterplatte unmittelbar an einem Träger, der Teil des Kraftfahrzeugs ist, befestigt ist. Eine unmittelbare Befestigung der Leiterplatte an einem Träger bedeutet, dass für gewöhnlich erforderliche Aufbau- und Verbindungstechnik, wie beispielsweise zusätzliche externe Stabilisierungsmittel, insbesondere externe Versteifungsrahmen und/oder -Gehäuse, bei der Anordnung der Leiterplatte an dem Träger nicht nötig und auch nicht verbaut sind. Somit kann die Leiterplatte optimal in den zur Verfügung stehenden Bauraum integriert werden. Zur Anordnung der Leiterplatte an dem Träger kann die Leiterplatte insbesondere mit diesem verschraubt sein. Die weiteren Vorteile der Anordnung der Leiterplatte ergeben sich aus den Vorteilen der oben beschriebenen Leiterplatte.This object is achieved by an arrangement of a printed circuit board having the features specified in claim 12. The printed circuit board has at least one stabilization layer. In this way, the circuit board can be arranged in the interior of a motor vehicle, in particular in the engine compartment of a motor vehicle, wherein the circuit board is directly attached to a support which is part of the motor vehicle. Immediate attachment of the circuit board to a carrier means that commonly required assembly and connection techniques, such as additional external stabilizers, particularly external stiffening frames and / or housings, are unnecessary in the assembly of the circuit board to the carrier and are not obstructed. Thus, the circuit board can be optimally integrated in the available space. For arranging the printed circuit board on the carrier, the printed circuit board can be screwed in particular with this. The other advantages of the arrangement of the circuit board arise from the advantages of the circuit board described above.

Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Fertigung einer Leiterplatte zu verbessern.It is a further object of the invention to improve a method of manufacturing a printed circuit board.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den in Anspruch 13 angegebenen Schritten. Zunächst werden die Schichtlagen für die zu fertigende Leiterplatte bereitgestellt. Die bereitgestellten Schichtlagen umfassen mindestens eine leitende Stromführungslage und mindestens eine Stabilisierungslage, wobei die mindestens eine Stabilisierungslage eine Biegefestigkeit von mindesten 700 MPa, insbesondere mindestens 900 MPa, insbesondere mindestens 1100 MPa hat. Die Biegefestigkeit der mindestens einen bereitgestellten Stabilisierungslage kann insbesondere bezüglich eines parallel zu einer Ebene der herzustellenden Leiterplatte verlaufenden Biegemoments definiert sein. Anschließend werden die bereitgestellten Schichtlagen zur Formung der Leiterplatte zusammengepresst. Durch das Verfahren können stabilere Leiterplatten mit den oben beschriebenen Vorteilen gefertigt werden. Das Verfahren ist kostengünstig und mit bekannten Produktionsmitteln einfach umsetzbar.This object is achieved by a method having the steps specified in claim 13. First, the layer layers are provided for the printed circuit board to be manufactured. The layer layers provided comprise at least one conductive current-guiding layer and at least one stabilizing layer, wherein the at least one stabilizing layer has a bending strength of at least 700 MPa, in particular at least 900 MPa, in particular at least 1100 MPa. The bending strength of the at least one stabilization layer provided can be defined in particular with respect to a bending moment running parallel to a plane of the printed circuit board to be produced. Subsequently, the layer layers provided are pressed together to form the printed circuit board. By the method more stable printed circuit boards can be manufactured with the advantages described above. The process is inexpensive and easy to implement with known production means.

Zusätzlich zu den oben genannten Schichtlagen können für die Fertigung der Leiterplatte weitere Stromführungslagen, Dielektrikum-Kerne, insbesondere kaschierte Dielektrikum-Kerne und/oder Außenlagen bereitgestellt werden. Zusätzliche Dielektrikum-Kerne können als Zwischenlagen zwischen die Stromführungslagen eingefügt werden. Das Zusammenpressen zur Formung der Leiterplatte erfolgt bevorzugt unter hohem Druck und/oder hoher Temperatur.In addition to the above-mentioned layer layers, further current-guiding layers, dielectric cores, in particular laminated dielectric cores and / or outer layers may be provided for the production of the printed circuit board. Additional dielectric cores may be interposed between the current-carrying layers as intermediate layers. The compression for forming the printed circuit board is preferably carried out under high pressure and / or high temperature.

Das Bereitstellen der mindestens einen Stromführungslage kann das Ätzen von Leiterbahnen und/oder weiteren Strukturen auf der Stromführungslage beinhalten. The provision of the at least one current-carrying layer may include the etching of printed conductors and / or further structures on the current-carrying layer.

Gegebenenfalls können nach dem Zusammenpressen noch ein oder mehrere Nachbehandlungsschritte vorgesehen sein. Beispielsweise können in einem Nachbehandlungsschritt Schraubbohrungen als Befestigungspunkte, Vias und/oder Durchkontaktierungen durch die Schichtlagen der Leiterplatte erzeugt, insbesondere gelasert werden. Zudem können Außenlagen der Leiterplatte mit einer Lötstopplackschicht überzogen und mit weiteren Elektronikkomponenten, beispielsweise SMDs, bestückt werden.Optionally, one or more post-treatment steps may be provided after compression. For example, in an aftertreatment step, screw holes can be produced, in particular lasered, as attachment points, vias and / or plated-through holes through the layer layers of the printed circuit board. In addition, outer layers of the printed circuit board can be coated with a Lötstopplackschicht and equipped with other electronic components, such as SMDs.

Für den Fall, dass die Stabilisierungslage ein Dielektrikum umfasst, kann das Bereitstellen der Stabilisierungslage einen Impregnierschritt umfassen, bei welchem das Dielektrikum gefertigt wird. In dem Impregnierschritt können beispielsweise Fasermaterialien mit einem Harz imprägniert werden. Hierbei kann ein besonders hoher Harzanteil von über 70% vorgesehen sein. Als Harz wird bevorzugt Epoxidharz verwendet.In the case where the stabilization layer comprises a dielectric, the provision of the stabilization layer may include an impregnation step in which the dielectric is manufactured. For example, in the impregnating step, fiber materials may be impregnated with a resin. In this case, a particularly high resin content of more than 70% can be provided. As the resin, epoxy resin is preferably used.

Gemäß einem weiteren vorteilhaften Aspekt der Erfindung wird zur Bereitstellung der mindestens einen Stabilisierungslage eine Versteifungsstruktur in ein Dielektrikum eingebracht. Die Versteifungsstruktur kann in die Stabilisierungslage daher vor weiteren Fertigungsschritten und damit unabhängig von der Bereitstellung weiterer Schichtlagen der Leiterplatte durchgeführt werden. Die Versteifungsstruktur kann flexibel gestaltet sein. Gleichzeitig kann die Versteifungsstruktur an ein bestehendes Leiterplattendesign angepasst werden.According to a further advantageous aspect of the invention, a stiffening structure is introduced into a dielectric in order to provide the at least one stabilization layer. The stiffening structure can therefore be carried out in the stabilization position before further manufacturing steps and thus independently of the provision of further layer layers of the printed circuit board. The stiffening structure can be designed flexibly. At the same time, the stiffening structure can be adapted to an existing printed circuit board design.

Gemäß einem weiteren vorteilhaften Aspekt der Erfindung werden zum Einbringen der Versteifungsstruktur in das Dielektrikum Ausnehmungen in einem Dielektrikum-Kern erzeugt. Anschließend wird versteifendes Material in die Ausnehmungen eingebracht. Dies ermöglicht ein besonders einfaches und effektives Einbetten der Versteifungsstruktur in das Dielektrikum. Die Versteifungsstruktur kann in bereits vorgefertigte Dielektrikum-Kerne eingebracht werden. Insbesondere in diesem Fall kann der Impregnierschritt zur Fertigung des Dielektrikums entfallen. Dies ermöglicht ein kostengünstiges und effizientes Fertigen der Stabilisierungslage mit der Versteifungsstruktur. Alternativ kann auch der Dielektrikum-Kern bereits versteift sein. Hierzu kann der Dielektrikum-Kern beispielsweise einen erhöhten Harzanteil aufweisen, wodurch die Stabilität, insbesondere die Steifigkeit und die Festigkeit der Stabilisierungslage weiter erhöht werden.According to a further advantageous aspect of the invention recesses are produced in a dielectric core for introducing the stiffening structure into the dielectric. Subsequently, stiffening material is introduced into the recesses. This allows a particularly simple and effective embedding of the stiffening structure in the dielectric. The stiffening structure can be introduced into already prefabricated dielectric cores. In particular, in this case, the Impregnierschritt can be omitted for the production of the dielectric. This allows a cost effective and efficient manufacturing of the stabilization layer with the stiffening structure. Alternatively, the dielectric core may already be stiffened. For this purpose, the dielectric core, for example, have an increased resin content, whereby the stability, in particular the rigidity and the strength of the stabilization layer are further increased.

Die Ausnehmungen können beispielsweise in den Dielektrikum-Kern gefräst werden. Das versteifende Material ist bevorzugt ein metallisches oder keramisches Inlay. Alternativ kann das versteifende Material ein Harz sein, mit dem die Ausnehmungen verfüllt werden.The recesses can be milled, for example, in the dielectric core. The stiffening material is preferably a metallic or ceramic inlay. Alternatively, the stiffening material may be a resin with which the recesses are filled.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Es zeigen:

1 schematisch einen Schichtaufbau einer mehrschichtigen Leiterplatte,
2 eine Versteifungsstruktur einer Stabilisierungslage der Leiterplatte gemäß 1, und
3 einen schematischen Verfahrensablauf zur Fertigung einer Leiterplatte mit mindestens einer Stabilisierungslage.

Further features, advantages and details of the invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments with reference to the drawings. Show it:

1 schematically a layer structure of a multilayer printed circuit board,
2 a stiffening structure of a stabilization layer of the circuit board according to 1 , and
3 a schematic process flow for manufacturing a printed circuit board with at least one stabilization layer.

In 1 ist ein Schichtaufbau einer Leiterplatte 1 schematisch dargestellt. Die Leiterplatte 1 eignet sich besonders zum Einsatz als Steuergerät für einen Motor oder für Sicherheitssysteme eines Kraftfahrzeuges. Die Leiterplatte 1 ist direkt auf einem hierfür geeigneten Träger, der Teil des Kraftfahrzeuges ist, befestigbar. Hierzu kann die Leiterplatte 1 mit dem Träger verschraubt werden.In 1 is a layer structure of a printed circuit board 1 shown schematically. The circuit board 1 is especially for use as a control unit for an engine or for safety systems of a motor vehicle. The circuit board 1 is directly on a suitable support, which is part of the motor vehicle fastened. For this purpose, the circuit board 1 bolted to the carrier.

Die Leiterplatte 1 ist eine Mehrschicht-Leiterplatte mit zwei Außenlagen 2 und mehreren Innenlagen. Die Innenlagen umfassen sechs leitende Stromführungslagen 3. Die Leiterplatte 1 wird auch als 6-lagige Leiterplatte bezeichnet. Die Leiterplatte 1 verläuft in einer Ebene, deren Flächennormale 4 senkrecht auf den Außenlagen 2 steht. Die Stromführungslagen 3 weisen geätzte Strukturen in Form von Leiterbahnen 5 auf. In 1 ist aus Gründen der Übersichtlichkeit nur eine der Leiterbahnen 5 mit einem Bezugszeichen versehen. In vertikaler Richtung, d.h. in Richtung der Flächennormalen 4 sind die Stromführungslagen 3 durch Vias 6 verbunden.The circuit board 1 is a multilayer printed circuit board with two outer layers 2 and several inner layers. The inner layers comprise six conductive current-carrying layers 3 , The circuit board 1 is also referred to as a 6-layer printed circuit board. The circuit board 1 runs in a plane whose surface normal 4 perpendicular to the outer layers 2 stands. The current management positions 3 have etched structures in the form of printed conductors 5 on. In 1 is for reasons of clarity only one of the tracks 5 provided with a reference numeral. In the vertical direction, ie in the direction of the surface normal 4 are the current management positions 3 through vias 6 connected.

Die Anordnung der Schichtlagen, insbesondere der Stromführungslagen 3, die Struktur der Leiterbahnen 5 und die der Vias 6, insbesondere deren Platzierung, werden als Leiterplattendesign der Leiterplatte 1 bezeichnet. Unterschiedliche Anwendungen und Funktionen der Leiterplatte 1 können durch deren Leiterplattendesign festgelegt werden. Zur Funktionsweise können auch weitere elektronische Komponenten, wie beispielsweise surface mounted devices (SMD), die auf einer oder beiden Außenlagen 2 angeordnet sind, beitragen. In der 1 sind der Übersichtlichkeit halber keine elektronischen Komponenten auf den Außenlagen 2 der Leiterplatte 1 gezeigt.The arrangement of the layer layers, in particular the current-carrying layers 3 , the structure of the tracks 5 and the vias 6 , in particular their placement, are called printed circuit board design of the circuit board 1 designated. Different applications and functions of the printed circuit board 1 can be determined by their PCB design. For operation, other electronic components, such as surface mounted devices (SMD), on one or both outer layers 2 are arranged contribute. In the 1 For the sake of clarity, there are no electronic components on the outer layers 2 the circuit board 1 shown.

Zwischen jeweils zwei der Stromführungslagen 3 sind dielektrische Lagen 7 angeordnet. Die dielektrischen Lagen 7 sind bekannte Prepregs. Sie dienen dazu, die Stromführungslagen 3 voneinander zu beabstanden und elektrisch gegeneinander zu isolieren.Between every two of the current-carrying layers 3 are dielectric layers 7 arranged. The dielectric layers 7 are known prepregs. They serve to the current management positions 3 spaced from each other and electrically isolated from each other.

Auch die Stabilisierungslagen 8, 9 sind dielektrisch und bewirken eine Isolation zwischen jeweils zwei Stromführungslagen 3. Durch die Stabilisierungslagen 8, 9 wird zusätzlich die Stabilität der Leiterplatte, insbesondere deren Steifigkeit, insbesondere Biegesteifigkeit, und deren Festigkeit, insbesondere Biegefestigkeit, erhöht. Hierzu weisen die Stabilisierungslagen 8, 9 eine Biegefestigkeit von mindestens 700 MPa auf. Die Biegefestigkeit der Stabilisierungslagen 8, 9 ist diejenige Zug- oder Druckspannung in der jeweiligen Stabilisierungslage 8, 9, die bei Belastung durch ein Biegemoment auftritt und zu Bruch oder plastischer Verformung der jeweiligen Stabilisierungslage 8, 9 führt. Das Biegemoment kann hierbei beispielsweise durch eine Kraft in Richtung der Flächennormalen 4 eingebracht werden.Also the stabilization layers 8th . 9 are dielectric and cause isolation between two current-carrying layers 3 , Through the stabilization layers 8th . 9 In addition, the stability of the printed circuit board, in particular its rigidity, in particular bending stiffness, and their strength, in particular bending strength, increased. For this purpose, the stabilization layers 8th . 9 a flexural strength of at least 700 MPa. The flexural strength of the stabilization layers 8th . 9 is the tensile or compressive stress in the respective stabilization position 8th . 9 which occurs when loaded by a bending moment and to breakage or plastic deformation of the respective stabilizing layer 8th . 9 leads. The bending moment can in this case, for example, by a force in the direction of the surface normal 4 be introduced.

Die Leiterplatte 1 weist zwei Stabilisierungslagen 8 auf. Die Stabilisierungslagen 8 sind jeweils als dielektrisches Prepreg aus FR-4 Material ausgeführt. Das FR-4 Material weist Glasfasern, beispielsweise ein Glasfasergelege, und Epoxidharz auf. In den Stabilisierungslagen 8 ist der Harzanteil des Dielektrikums mindestens 70 %. Der Harzanteil der Stabilisierungslagen 8 kann bis zu 90 % betragen. Durch den erhöhten Harzanteil ist die Stabilität der Stabilisierungslagen 8 erhöht. Die Stabilisierungslagen 8 weisen eine Schichtdicke d in Richtung der Flächennormalen 4 von mindestens 0,5 mm auf. Diese Schichtdicke d erhöht die Stabilität der Stabilisierungslagen 8 weiter.The circuit board 1 has two stabilization layers 8th on. The stabilization layers 8th are each as a dielectric prepreg from FR 4 Material executed. The FR 4 Material comprises glass fibers, such as a glass fiber, and epoxy resin. In the stabilization situations 8th the resin content of the dielectric is at least 70%. The resin content of the stabilization layers 8th can be up to 90%. Due to the increased resin content is the stability of the stabilization layers 8th elevated. The stabilization layers 8th have a layer thickness d in the direction of the surface normals 4 of at least 0.5 mm. This layer thickness d increases the stability of the stabilization layers 8th further.

Trotz der erhöhten Stabilität können die Stabilisierungslagen 8 an jedes beliebige Leiterplattendesign angepasst werden. Einschränkungen bei der Platzierung, dem Routing oder der vertikalen Durchkontaktierung zwischen den Stromführungslagen 3 bestehen nicht. Die restlichen Schichtlagen der Leiterplatte 1 müssen nicht an die Stabilisierungslagen 8 angepasst werden. Die Stabilisierungslagen können in bestehenden Leiterplattendesigns eingesetzt werden.Despite the increased stability, the stabilization layers 8th adapted to any board design. Restrictions on placement, routing, or vertical via between the current routing layers 3 do not exist. The remaining layers of the printed circuit board 1 do not have to stabilize 8th be adjusted. The stabilization layers can be used in existing printed circuit board designs.

Die Stabilisierungslage 9 ist als dielektrischer Kern ausgeführt. Wie in 2 dargestellt ist, weist die Versteifungslage 9 eine in Ausnehmungen eines Dielektrikum-Kerns 10 eingebrachte Versteifungsstruktur 11 auf. Die Versteifungsstruktur 11 nimmt zwischen 25 % und 75 % der Fläche der Stabilisierungslage 9 ein.The stabilization situation 9 is designed as a dielectric core. As in 2 is shown, the stiffening layer 9 one in recesses of a dielectric core 10 introduced stiffening structure 11 on. The stiffening structure 11 takes between 25% and 75% of the area of the stabilization layer 9 on.

Wie in 2 ebenfalls zu sehen ist, weist die Leiterplatte 1 eine Mehrzahl von Befestigungspunkten 12 auf. Die Befestigungspunkte 12 sind in Richtung der Flächennormalen 4 verlaufende Schraubbohrungen. Über die Befestigungspunkte 12 kann die Leiterplatte 1 direkt an dem Träger des Kraftfahrzeugs verschraubt und somit an diesem befestigt werden. Zusätzliche Befestigungs- und/oder Versteifungsrahmen zwischen dem Träger und der Leiterplatte 1 sind nicht nötig.As in 2 also can be seen, the circuit board 1 a plurality of attachment points 12 on. The attachment points 12 are in the direction of the surface normals 4 running screw holes. About the attachment points 12 can the circuit board 1 screwed directly to the support of the motor vehicle and thus attached to this. Additional attachment and / or stiffening frame between the carrier and the circuit board 1 are not necessary.

Die Versteifungsstruktur 11 weist zwei Befestigungsabschnitte 13 auf, in welchen die Befestigungspunkte 12 angeordnet sind. Zudem weist die Versteifungsstruktur 11 Versteifungsrippen 14 auf. Zusammen mit den Befestigungsabschnitten 13 bilden die Versteifungsrippen 14 einen umlaufenden Rahmen 15. Die Befestigungspunkte 12 sind über die Befestigungsabschnitte 13 und die Versteifungsrippen 14, d.h. über die Versteifungsstruktur 11, miteinander verbunden.The stiffening structure 11 has two attachment sections 13 on, in which the attachment points 12 are arranged. In addition, the stiffening structure 11 stiffening ribs 14 on. Together with the fixing sections 13 form the stiffening ribs 14 a surrounding frame 15 , The attachment points 12 are about the attachment sections 13 and the stiffening ribs 14 . d .H. over the stiffening structure 11 , connected with each other.

Die Versteifungsrippen sind X-förmig bzw. dreieckig angeordnet. Diese Anordnung der Versteifungsrippen 14 hat sich als besonders geeignet zur Erhöhung der Festigkeit und Steifigkeit der Stabilisierungslage 9 herausgestellt. In weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispielen sind die Versteifungsrippen 14 in anderen vieleckigen Geometrien, beispielsweise in Wabenform, angeordnet. Durch die Anordnung der Versteifungsrippen 14 kann die Versteifungsstruktur 11 an das bestehende Design von Leiterplatten angepasst werden und gleichzeitig die Stabilität der Stabilisierungslage 9 erhöht werden.The stiffening ribs are arranged X-shaped or triangular. This arrangement of the stiffening ribs 14 has proven to be particularly suitable for increasing the strength and rigidity of stabilizing layer 9 exposed. In further embodiments, not shown, the stiffening ribs 14 arranged in other polygonal geometries, for example in honeycomb form. Due to the arrangement of the stiffening ribs 14 can the stiffening structure 11 adapted to the existing design of printed circuit boards and at the same time the stability of the stabilization layer 9 increase.

Der Dielektrikum-Kern 10 weist, wie die Stabilisierungslagen 8, einen erhöhten Harzanteil von mindestens 70% auf. Hierdurch ist die Stabilität der Stabilisierungslage 9 weiter erhöht. Die Versteifungsstruktur 11 ist als Harz-Verfüllung in die Ausnahmen des Dielektrikum-Kerns 10 ausgeführt. Die Versteifungsstruktur 11 kann vollständig aus Epoxidharz bestehen.The dielectric core 10 indicates how the stabilization layers 8th , an increased resin content of at least 70%. As a result, the stability of the stabilization layer 9 further increased. The stiffening structure 11 is as a resin filling in the exceptions of the dielectric core 10 executed. The stiffening structure 11 can be made entirely of epoxy resin.

In weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispielen weist die Versteifungsstruktur ein metallisches und/oder keramisches Inlay auf. Keramische und metallische Inlays haben sich als besonders geeignet zur Erhöhung der Festigkeit und Steifigkeit einer Stabilisierungslage mit Versteifungsstruktur erwiesen. Zudem können Stabilisierungslagen mit metallischen Inlays zum Führen von Strom, insbesondere von Hochstrom, innerhalb der Leiterplatte genutzt werden. In diesem Fall hat es sich als besonders geeignet erwiesen, das metallische Inlay aus Aluminium oder Kupfer zu fertigen. Im Fall eines metallischen Inlays können weitere dielektrische Lagen zur Isolation der Stabilisierungslage vorgesehen sein. Alternativ kann die Versteifungsstruktur auch vollständig in den Dielektrikum-Kern eingebettet sein, beispielsweise indem das metallische Inlay in die Ausnehmungen eingebracht und anschließend mit einer Harz-verfüllung versiegelt wird.In further embodiments, not shown, the stiffening structure has a metallic and / or ceramic inlay. Ceramic and metallic inlays have been found to be particularly suitable for increasing the strength and rigidity of a stiffening stabilization layer. In addition, stabilization layers with metallic inlays can be used to carry current, in particular high current, within the printed circuit board. In this case, it has proven to be particularly suitable to manufacture the metallic inlay made of aluminum or copper. In the case of a metallic inlay further dielectric layers may be provided for isolation of the stabilization layer. Alternatively, the stiffening structure can also be completely embedded in the dielectric core, for example by the metallic inlay being introduced into the recesses and subsequently sealed with a resin filling.

In weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispielen ist nur eine Stabilisierungslage in der Leiterplatte vorhanden. Die Stabilisierungslage kann eine hohe Dicke aufweisen. In wiederum anderen Ausführungsbeispielen sind alle dielektrischen Lagen als Stabilisierungslagen ausgeführt. In wiederum anderen Ausführungsbeispielen kann eine Stabilisierungslage als dielektrischer Kern mit einem hohen Harzanteil jedoch ohne Versteifungsstruktur ausgeführt sein. Zur Erhöhung der Steifigkeit und Festigkeit der Stabilisierungslagen kann neben einem erhöhten Harzanteil auch die Verwendung eines alternativen, steiferen Harzes und/oder Geleges verwendet werden.In further embodiments, not shown, only one stabilization layer is present in the printed circuit board. The stabilization layer may have a high thickness. In yet other embodiments, all dielectric layers are designed as stabilization layers. In still other embodiments, a stabilization layer may be embodied as a dielectric core having a high resin content but without a stiffening structure. To increase the rigidity and strength of the stabilizing layers, the use of an alternative, stiffer resin and / or gel can be used in addition to an increased resin content.

Mit Bezug auf 3 wird ein Herstellungsverfahren 20 zur Fertigung einer Leiterplatte mit mindestens einer Stabilisierungslage beschrieben. Das Verfahren kann mit für die Fertigung bekannter Leiterplatten ausgelegten Produktionsmitteln durchgeführt werden.Regarding 3 becomes a manufacturing process 20 for producing a printed circuit board with at least one stabilizing layer described. The method can be carried out with designed for the production of known printed circuit boards production means.

Zunächst werden in einem Vorbereitungsschritt 21 mindestens eine leitende Stromführungslage und mindestens eine Stabilisierungslage bereitgestellt. Zum Bereitstellen der mindestens einen Stromführungslage ist ein Ätzschritt 22 vorgesehen, in welchem Leiterbahnen und weitere Strukturen in die mindestens eine Stromführungslage geätzt werden.First, in a preparatory step 21 at least one conductive current-guiding layer and at least one stabilizing layer are provided. To provide the at least one current-carrying layer is an etching step 22 provided in which conductor tracks and other structures are etched into the at least one current-carrying layer.

Zur Bereitstellung der mindestens einen Stabilisierungslage wird zunächst ein Impregnierschritt 23 durchgeführt, bei welchem ein Glasfasergelege mit einem Harz imprägniert wird, um ein Dielektrikum, das die Basis für die Stabilisierungslage bildet, zu erzeugen. Das im Impregnierschritt 23 erzeugte Dielektrikum kann selbst als Stabilisierungslage verwendet werden, beispielsweise wenn das Dielektrikum einen erhöhten Harzanteil und hierüber die gewünschte Biegestabilität aufweist. Gegebenenfalls kann das im Impregnierschritt 23 erhaltene Dielektrikum ohne vorheriges Aushärten, d.h. als Prepreg, weiterverarbeitet werden. Alternativ kann das Dielektrikum vor dessen weiteren Verwendung zu einem Dielektrikum-Kern ausgehärtet werden.To provide the at least one stabilization layer, an impregnation step is first carried out 23 in which a glass fiber scrim is impregnated with a resin to produce a dielectric which forms the basis for the stabilizing layer. The impregnation step 23 Dielectric produced itself can be used as a stabilizing layer, for example, when the dielectric has an increased resin content and on this the desired bending stability. Optionally, this can be done in the impregnation step 23 obtained dielectric without prior curing, ie as prepreg, further processed. Alternatively, the dielectric may be cured to a dielectric core prior to its further use.

Bei der Bereitstellung der mindestens einen Stabilisierungslage kann eine Versteifungsstruktur in das Dielektrikum eingebracht werden. Hierzu wird zunächst ein Fräßschritt 24 durchgeführt, bei welchem in dem ausgehärteten Dielektrikum-Kern Ausnehmungen, die der zu erzeugenden Versteifungsstruktur entsprechen, gefräst werden. Anschließend wird in einem Einbringungsschritt 25 versteifendes Material in die im Fräßschritt 24 erzeugten Ausnehmungen eingebracht. Das in die Ausnehmungen eingebrachte versteifende Material bildet die Versteifungsstruktur. Die Versteifungsstruktur kann als keramisches oder metallisches Inlay ausgeführt sein. Alternativ werden die Ausnehmungen zur Formung der Versteifungsstruktur mit Harz verfüllt. In letzterem Fall wird das Harz zur Formung der Versteifungsstruktur ausgehärtet.In providing the at least one stabilization layer, a stiffening structure can be introduced into the dielectric. For this purpose, first a mulling step 24 performed in which in the cured dielectric core recesses corresponding to the stiffening structure to be produced, are milled. Subsequently, in an introduction step 25 stiffening material in the in the milling step 24 introduced recesses introduced. The stiffening material introduced into the recesses forms the stiffening structure. The stiffening structure can be designed as a ceramic or metallic inlay. Alternatively, the recesses for forming the stiffening structure are filled with resin. In the latter case, the resin is cured to form the stiffening structure.

An den Vorbereitungsschritt 21 schließt sich ein Pressschritt 26 an, in welchem die Schichtlagen der Leiterplatte, welche im Vorbereitungsschritt 21 bereitgestellt wurden, zu der Leiterplatte zusammengepresst werden. Der Pressschnitt 26 erfolgt unter hoher Temperatur und hohem Druck.To the preparation step 21 closes a pressing step 26 in which the layer layers of the circuit board, which in the preparation step 21 were pressed to the circuit board. The press cut 26 occurs under high temperature and high pressure.

An den Pressschnitt 26 schließt sich ein Nachbehandlungsschritt 27 an. Der Nachbehandlungsschritt 27 kann das Einbringen von Vias und Durchkontaktierungen sowie von Befestigungspunkten, wie beispielsweise Schraubbohrungen, umfassen. Zudem können im Nachbehandlungsschritt 27 eine Lötstopplackschicht und/oder elektronische Komponenten auf den Außenlagen der Leiterplatte aufgebracht werden.At the press cut 26 closes a post-treatment step 27 on. The post-treatment step 27 may include the introduction of vias and vias as well as attachment points such as screw holes. In addition, in the post-treatment step 27 a Lötstopplackschicht and / or electronic components are applied to the outer layers of the circuit board.

Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Leiterplattecircuit board
22: Außenlagebacksheet
33: StromführungslageCurrent leadership position
44: Flächennormalesurface normal
55: Leiterbahnconductor path
66: Viasvias
77: Dielektrische LageDielectric layer
88th: Stabilisierungslage (Prepreg)Stabilization layer (prepreg)
99: Stabilisierungslage (Kern)Stabilization situation (core)
1010: Dielektrikum-KernDielectric core
1111: Versteifungsstrukturstiffening structure
1212: Befestigungspunktattachment point
1313: Befestigungsabschnittattachment section
1414: Versteifungsrippestiffening rib
1515: Umlaufender RahmenCircumferential frame
2020: Herstellungsverfahrenproduction method
2121: Vorbereitungsschrittpreparation step
2222: Ätzschrittetching
2323: ImpregnierschrittImpregnierschritt
2424: FräßschrittFräßschritt
2525: Einbringungsschrittincorporating step
2626: Pressschrittpressing step
2727: Nachbehandlungsschrittpost-treatment step
dd: Schichtdickelayer thickness

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102009023317 A1 [0002]DE 102009023317 A1 [0002]

Claims

Leiterplatte umfassend - mindestens eine leitende Stromführungslage (3) und - mindestens eine Stabilisierungslage (8, 9), wobei die mindestens eine Stabilisierungslage (8, 9) eine Biegefestigkeit von mindestens 700 MPa aufweist.Comprising printed circuit board - At least one conductive current management position (3) and - At least one stabilizing layer (8, 9), wherein the at least one stabilizing layer (8, 9) has a flexural strength of at least 700 MPa.

Leiterplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Stabilisierungslage (8, 9) als Innenlage ausgeführt ist.PCB after Claim 1 , characterized in that the at least one stabilization layer (8, 9) is designed as an inner layer.

Leiterplatte nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Stabilisierungslage (8, 9) ein Dielektrikum aufweist.Printed circuit board according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one stabilization layer (8, 9) has a dielectric.

Leiterplatte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Dielektrikum einen Harzanteil von mindestens 70 % aufweist.PCB after Claim 3 , characterized in that the dielectric has a resin content of at least 70%.

Leiterplatte nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Stabilisierungslage (9) eine in das Dielektrikum eingebrachte Versteifungsstruktur (11) aufweist.PCB after Claim 3 or 4 , characterized in that the at least one stabilization layer (9) has a stiffening structure (11) introduced into the dielectric.

Leiterplatte nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteifungsstruktur (11) zwischen 25 % und 75 % der Fläche der mindestens einen Stabilisierungslage (9) abdeckt.PCB after Claim 5 , characterized in that the stiffening structure (11) covers between 25% and 75% of the area of the at least one stabilizing layer (9).

Leiterplatte nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteifungsstruktur (11) als keramisches Inlay, metallisches Inlay und/oder Verfüllung mit Harz ausgeführt ist.PCB after Claim 5 or 6 , characterized in that the stiffening structure (11) is designed as a ceramic inlay, metallic inlay and / or backfilling with resin.

Leiterplatte nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteifungsstruktur (11) Versteifungsrippen (14), insbesondere vieleckig und/oder X-förmig angeordnete Versteifungsrippen (14), aufweist.PCB after one of the Claims 5 to 7 , characterized in that the stiffening structure (11) stiffening ribs (14), in particular polygonal and / or X-shaped stiffening ribs (14).

Leiterplatte nach einem der Ansprüche 5 bis 8, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von Befestigungspunkten (12) zur Befestigung der Leiterplatte an einem Träger, wobei die Befestigungspunkte (12) jeweils im Bereich der Versteifungsstruktur (11) angeordnet sind.PCB after one of the Claims 5 to 8th , characterized by a plurality of attachment points (12) for attaching the circuit board to a support, wherein the attachment points (12) are each arranged in the region of the stiffening structure (11).

Leiterplatte nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteifungsstruktur (11) mindestens zwei der Mehrzahl von Befestigungspunkten (12) verbindet.PCB after Claim 9 , characterized in that the stiffening structure (11) connects at least two of the plurality of attachment points (12).

Leiterplatte nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Stabilisierungslage (8) eine Schichtdicke von mindestens 0,5 mm aufweist.Printed circuit board according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one stabilization layer (8) has a layer thickness of at least 0.5 mm.

Anordnung einer Leiterplatte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 im Inneren eines Kraftfahrzeugs, insbesondere im Motorraum des Kraftfahrzeugs, wobei die Leiterplatte unmittelbar an einem Träger, der Teil des Kraftfahrzeugs ist, befestigt ist.Arrangement of a printed circuit board according to one of Claims 1 to 11 in the interior of a motor vehicle, in particular in the engine compartment of the motor vehicle, the circuit board being fastened directly to a carrier which is part of the motor vehicle.

Verfahren zur Fertigung einer Leiterplatte mit den folgenden Schritten - Bereitstellen von Schichtlagen für die Leiterplatte, umfassend -- mindestens eine leitende Stromführungslage (3) und -- mindestens eine Stabilisierungslage (8, 9), wobei die mindestens eine Stabilisierungslage (8, 9) eine Biegefestigkeit von mindestens 700 MPa hat, und - Zusammenpressen der Schichtlagen zur Formung der Leiterplatte.Method for manufacturing a printed circuit board with the following steps - Providing layer layers for the circuit board, comprising - At least one conductive current management position (3) and - At least one stabilizing layer (8, 9), wherein the at least one stabilizing layer (8, 9) has a bending strength of at least 700 MPa, and - Squeezing the layers to form the circuit board.

Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bereitstellung der mindestens einen Stabilisierungslage (8, 9) eine Versteifungsstruktur (11) in ein Dielektrikum eingebracht wird.Method according to Claim 13 , characterized in that for providing the at least one stabilization layer (8, 9) a stiffening structure (11) is introduced into a dielectric.

Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einbringen der Versteifungsstruktur (11) in das Dielektrikum Ausnehmungen in einem Dielektrikum-Kern (10) erzeugt werden und anschließend in die Ausnehmungen versteifendes Material eingebracht wird.Method according to Claim 14 , characterized in that for introducing the stiffening structure (11) in the dielectric recesses in a dielectric core (10) are generated and then introduced into the recesses stiffening material.