DE102014222104A1 - Circuit carrier and control unit - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schaltungsträger (1) umfassend eine erste und eine zweite Leiterplatte (2) mit jeweils einer ersten (2a) und einer zweiten Hauptoberfläche (2b), wobei sich die Leiterplatten (2) im Wesentlichen entlang einer Haupterstreckungsebene einer Leiterplatte (2) erstrecken und in einem Überlappungsbereich (3) überlappen, wobei jede Leiterplatte (2) eine Mehrlagenleiterplatte ist, umfassend mehrere übereinander angeordnete, durch eine elektrisch isolierende Schicht (6) getrennte Leiterbahnstrukturen (5), wobei die Leiterplatten (2) in einem Randbereich (3) eine stufenförmige Freilegung (4) der Leiterbahnstrukturen (5) aufweisen, derart, dass die stufenförmige Freilegung (4) der Leiterbahnstrukturen (5) bei der ersten Leiterplatte (2) komplementär zu der stufenförmigen Freilegung (4) der Leiterbahnstrukturen (5) bei der zweiten Leiterplatte (2) ist, so dass sich beim Zusammenfügen der beiden Leiterplatten (2) die Leiterbahnstrukturen (5) der Leiterplatten (2) parallel zueinander und entlang der Haupterstreckungsebene überlappen.The present invention relates to a circuit carrier (1) comprising a first and a second printed circuit board (2) each having a first (2a) and a second main surface (2b), the printed circuit boards (2) extending substantially along a main extension plane of a printed circuit board (2 ) and overlap in an overlap region (3), each printed circuit board (2) being a multilayer printed circuit board comprising a plurality of interconnect structures (5) separated by an electrically insulating layer (6), the printed circuit boards (2) being in an edge region ( 3) have a stepped exposure (4) of the conductor track structures (5), such that the step-shaped exposure (4) of the conductor track structures (5) in the first printed circuit board (2) complementary to the stepped exposure (4) of the conductor track structures (5) the second circuit board (2), so that when joining the two circuit boards (2), the conductor track structures (5) of the Leit overlap parallel to each other and along the main extension plane.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schaltungsträger und ein Steuergerät. The present invention relates to a circuit carrier and a control device.

Elektronische Steuergeräte für Fahrzeuge werden bei gleichbleibendem oder steigendem Funktionsumfang tendenziell immer günstiger. Sehr häufig sind solche Steuergeräte dezentral von den zu steuernden Komponenten angeordnet. Electronic control units for vehicles tend to become cheaper and cheaper with increasing or decreasing functionality. Very often, such control devices are arranged decentrally from the components to be controlled.

Eine elektronische Steuerung ist üblicherweise auf einer Leiterplatte als Schaltungsträger, englisch printed circuit board, kurz PCB, aufgebaut. Neue und höher integrierte Schaltungskonzepte ermöglichen eine Verkleinerung einer erforderlichen Leiterplattenfläche, was zu Preisreduzierung führt. An electronic control is usually constructed on a printed circuit board as a circuit carrier, English printed circuit board, PCB short. New and higher integrated circuit designs allow for reduction of required board area, resulting in price reduction.

In erheblichen Maß wird an ein Steuergerät allerdings die Anforderung gestellt, näher an der zu steuernde Komponente angeordnet zu werden. Somit ist es erforderlich, aufgrund des geringen Raumangebots die Abmessungen eines solches Steuergeräts zu verringern. Ferner soll ein solches Steuergerät eine Form aufzuweisen, welche durch den zur Verfügung stehenden Raum vorgegeben ist. Damit sind Schaltungsträgers mit Formen gefordert, welche von den üblichen rechteckigen Ausmaßen eines Schaltungsträgers abweichen. To a considerable extent, however, the requirement is placed on a control device to be arranged closer to the component to be controlled. Thus, it is necessary to reduce the dimensions of such a controller due to the small amount of space. Furthermore, such a control device should have a shape which is predetermined by the available space. This circuit board are required with forms that differ from the usual rectangular dimensions of a circuit substrate.

Vor diesem Hintergrund werden mit dem nachfolgenden Ansatz ein Schaltungsträger sowie ein Steuergerät gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Against this background, a circuit carrier and a control device according to the main claims are presented with the following approach. Advantageous embodiments will become apparent from the dependent claims and the description below.

Der hier vorgeschlagene Ansatz schafft einen Schaltungsträger umfassend eine erste und eine zweite Leiterplatte mit jeweils einer ersten und einer zweiten Hauptoberfläche Die Leiterplatten erstrecken sich im Wesentlichen entlang einer Haupterstreckungsebene einer Leiterplatte und überlappen sich in einem Überlappungsbereich. Jede Leiterplatte ist als Mehrlagenleiterplatte ausgebildet, wobei eine Mehrlagenleiterplatte gebildet ist aus mehreren übereinander angeordneten, durch eine elektrisch isolierende Schicht getrennte Leiterbahnstrukturen, z.B. Kupferbahnen. Zur Verbindung der Leiterplatten wird vorgeschlagen, dass die Leiterplatten in einem Randbereich eine stufenförmige Freilegung der Leiterbahnstrukturen aufweisen, derart, dass die stufenförmige Freilegung der Leiterbahnstrukturen bei der ersten Leiterplatte komplementär zu der stufenförmigen Freilegung der Leiterbahnstrukturen bei der zweiten Leiterplatte ist, so dass sich beim Zusammenfügen der beiden Leiterplatten die Leiterbahnstrukturen der Leiterbahnen parallel zueinander und entlang der Haupterstreckungsebene überlappen. The approach proposed here provides a circuit carrier comprising a first and a second printed circuit board each having a first and a second main surface. The printed circuit boards extend substantially along a main extension plane of a printed circuit board and overlap in an overlapping region. Each printed circuit board is formed as a multi-layer printed circuit board, wherein a multi-layer printed circuit board is formed of a plurality of superposed, separated by an electrically insulating layer interconnect structures, e.g. Copper traces. For connecting the printed circuit boards, it is proposed that the printed circuit boards have a stepped exposure of the printed conductor structures in an edge region, such that the step-shaped exposure of the printed conductor structures in the first printed circuit board is complementary to the step-like exposure of the printed conductor structures in the second printed circuit board, so that during assembly of the two printed circuit boards overlap the interconnect structures of the interconnects parallel to each other and along the main extension plane.

Damit ist es möglich, beliebige Formen von Schaltungsträgern zu erzeugen, indem verschiedene Leiterplattenelemente (Schaltungsträgerelemente) entsprechend angeordnet und an den wie vorgeschlagen ausgebildeten Randbereichen zusammengefügt werden. Damit können Schaltungsträger geringer Bauhöhe hergestellt werden, welche sich optimal in den zur Verfügung stehenden Bauraum integrieren lassen. Die Verbindung der einzelnen Leiterplattenelemente kann z.B. mittels Reflowflöten erfolgen. Es ist aber auch möglich, dass die Leiterplattenelemente an den wie vorgeschlagen ausgebildeten Randbereichen mittels eines elektrisch leitenden Klebers zusammengefügt werden. Es sind aber auch andere einem Fachmann bekannte Verbindungstechniken möglich. Thus, it is possible to produce arbitrary forms of circuit carriers by correspondingly arranging different circuit board elements (circuit carrier elements) and joining them to the edge regions designed as proposed. This circuit board can be made low height, which can be optimally integrated into the available space. The connection of the individual circuit board elements may e.g. done by means of reflow flutes. But it is also possible that the circuit board elements are joined together at the edge regions designed as proposed by means of an electrically conductive adhesive. However, other connection techniques known to a person skilled in the art are also possible.

Die Verbindung zwischen den Leiterplattenelementen ist hierbei einerseits eine mechanische, als auch eine elektrische Verbindung. Unter einer Haupterstreckungsebene kann eine Ebene einer größten Ausdehnung einer Leiterplatte verstanden werden. Wie beschrieben können sich beim Zusammenfügen der beiden Leiterplattenelemente die Leiterbahnstrukturen der Leiterbahnen parallel zueinander und entlang der Haupterstreckungsebene überlappen. Beispielsweise können die Haupterstreckungsebenen der zusammengefügten Leiterplattenelemente auch identisch sein. Dass sich das eine Leiterplattenelement im Wesentlichen entlang der Haupterstreckungsebene des anderen Leiterplattenelements erstreckt, kann somit so verstanden werden, dass die beiden zusammengefügten Leiterplattenelemente plan oder planparallel zueinander angeordnet sind, wenn sie miteinander verbunden sind. The connection between the circuit board elements is on the one hand a mechanical, as well as an electrical connection. A main extension plane can be understood as meaning a plane of greatest expansion of a printed circuit board. As described, when the two circuit board elements are joined, the interconnect structures of the interconnects can overlap parallel to one another and along the main extension plane. For example, the main extension planes of the assembled circuit board elements may also be identical. The fact that the one circuit board element extends substantially along the main extension plane of the other circuit board element can thus be understood so that the two assembled circuit board elements are arranged plane or plane-parallel to each other when they are interconnected.

Die beiden Leiterplattenelemente sind wie beschrieben derart miteinander verbunden, dass sich die beiden Leiterplattenelemente in einem jeweiligen Randbereich zumindest teilweise überlappen. Mit anderen Worten der stufenförmige Randbereich des einen Leiterplattenelements greift in den stufenförmigen Randbereich des anderen Leiterplattenelements ein. Die Randbereiche der beiden Leiterplattenelemente sind dabei komplementär zueinander ausgeführt. Dies bedeutet, dass die beiden Randbereiche im Wesentlichen lückenlos aufeinander passen. Insbesondere bedeutet dies, dass die Stufenhöhe und die Stufentiefe der einzelnen Stufen der Randbereiche derart ausgebildet sind, dass beim Zusammenfügen der beiden Leiterplattenelemente die entsprechenden freigelegten Leiterbahnen derart aufeinanderliegen, dass eine elektrische Verbindung möglich ist. As described, the two printed circuit board elements are connected to one another such that the two printed circuit board elements overlap at least partially in a respective edge region. In other words, the step-shaped edge region of the one printed circuit board element engages in the step-shaped edge region of the other printed circuit board element. The edge regions of the two circuit board elements are complementary to each other. This means that the two edge areas fit together substantially without gaps. In particular, this means that the step height and the step depth of the individual stages of the edge regions are formed such that upon assembly of the two circuit board elements, the corresponding exposed conductor tracks lie on one another such that an electrical connection is possible.

Bei dem vorgeschlagenen Schaltungsträger ist die Stufentiefe und/oder Stufenhöhe der freigelegten Leiterbahnstrukturen unterschiedlich. Es ist aber auch möglich, dass die Stufentiefe und/oder Stufenhöhe der einzelnen Stufen in einem Randbereich eines Leiterplattenelements gleich ist. In the proposed circuit carrier, the step depth and / or step height of the exposed conductor track structures is different. But it is also possible that the step depth and / or Step height of the individual stages in an edge region of a printed circuit board element is the same.

Die Leiterplattenelemente können zudem eine beliebige Form haben. So ist es z.B. möglich, dass ein Leiterplattenelement kreisringförmig ist. Der vorgeschlagene Schaltungsträger kann somit aus Leiterplattenelementen mit unterschiedlichen Formen ausgebildet sein. Damit wird sichergestellt, dass der Schaltungsträger eine Form aufweist, welche optimal in den für den Schaltungsträger vorgesehenen Bauraum passt. The circuit board elements can also have any shape. So it is e.g. possible that a circuit board element is circular. The proposed circuit carrier may thus be formed of printed circuit board elements having different shapes. This ensures that the circuit carrier has a shape which optimally fits into the space provided for the circuit carrier.

Vorgeschlagen wird ferner ein Steuergerät, insbesondere ein Steuergerät für eine Getriebesteuergerät mit einem Schaltungsträger gemäß der Erfindung. Further proposed is a control unit, in particular a control unit for a transmission control unit with a circuit carrier according to the invention.

Die Erfindung wird im Weiteren anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen: The invention will be explained in more detail with reference to figures. Show it:

1 in Explosionsdarstellung schematisch einen vorgeschlagenen Schaltungsträger, 1 in an exploded view schematically a proposed circuit board,

2 einen vorgeschlagenen Schaltungsträger gemäß 1 2 a proposed circuit carrier according to 1

Die 1 zeigt in Schnittdarstellung einen Schaltungsträger 1 bestehend aus zwei Leiterplattenelementen 2. Zur Vereinfachung der Darstellung sind die beiden Leiterplattenelemente 2 entfernt zueinander dargestellt. Jedes Leiterplattenelement 2 ist eine mehrlagige Leiterplatte, welche aus mehreren übereinander angeordneten Lagen besteht. Die Lagen weisen Leiterbahnstrukturen 5 auf zwischen denen Isolationslagen 6 angeordnet sind. In einem Randbereich 3 jedes Leiterplattenelements 2 ist eine stufenförmige Freilegung 4 der einzelnen Leiterbahnstrukturen 5 ausgeführt. The 1 shows in sectional view a circuit carrier 1 consisting of two printed circuit board elements 2 , To simplify the illustration, the two circuit board elements 2 shown removed from each other. Each PCB element 2 is a multilayer printed circuit board, which consists of several superimposed layers. The layers have conductor track structures 5 on between those insulation layers 6 are arranged. In a border area 3 each circuit board element 2 is a stepped exposure 4 the individual interconnect structures 5 executed.

Die stufen- oder treppenförmige Freilegung 4 erstreckt sich bei der linken Leiterplatte 2 von der Unterseite 2b der Leiterplatte 2 zur Oberseite 2a der Leiterplatte 2. Die einzelnen Stufenhöhen 7 bzw. Stufentiefen 8 sind beispielhaft unterschiedlich ausgeführt. The step or staircase-like exposure 4 extends at the left circuit board 2 from the bottom 2 B the circuit board 2 to the top 2a the circuit board 2 , The individual steps heights 7 or step depths 8th are exemplified differently.

Die rechte Leiterplatte 2 weist in einem Randbereich 3 ebenfalls eine stufen- oder treppenförmige Freilegung 4 der einzelnen Leiterbahnstrukturen 5 in den einzelnen Lagen auf. Die Form der Freilegung 4 bei der rechten Leiterplatte 2 ist hierbei komplementär zu der Freilegung 4 bei der linken Leiterplatte 2 ausgeführt, so dass die beiden stufenförmigen Randbereiche 3 pass- und formgenau ineinandergreifen. Insbesondere weisen ineinandergreifende Stufen eine identische Stufentiefe 8 und eine identische Stufenhöhe 7 auf. Im zusammengefügten Zustand liegen die Leiterbahnstrukturen 5 des rechten Leiterplattenelements 2 auf den entsprechenden Leiterbahnstrukturen 5 des linken Leiterplattenelements 2 auf. The right circuit board 2 points in a border area 3 also a stepped or staircase-like exposure 4 the individual interconnect structures 5 in the individual layers. The form of exposure 4 at the right circuit board 2 is hereby complementary to the exposure 4 at the left circuit board 2 executed, so that the two stepped edge areas 3 Matching fit and shape. In particular, interlocking steps have an identical step depth 8th and an identical step height 7 on. In the assembled state are the conductor track structures 5 the right circuit board element 2 on the corresponding interconnect structures 5 the left circuit board element 2 on.

Selbstverständlich ist es möglich, dass jedes Leiterplattenelement 2 weitere Randbereiche (nicht dargestellt) aufweist, an denen weitere Leiterplattenelemente 2 über einen stufenförmig freigelegten Randbereich 3, 4 angebunden sind. Of course it is possible that each PCB element 2 further edge regions (not shown), on which further printed circuit board elements 2 over a stepped exposed edge area 3 . 4 are connected.

Nicht dargestellt ist in der Figur ein Verbindungsmittel, z.B. Lötzinn oder elektrisch leitender Kleber zwischen den einzelnen Leiterbahnstrukturen. Not shown in the figure is a connecting means, e.g. Solder or electrically conductive adhesive between the individual interconnect structures.

Die Leiterplattenelemente 2 weisen auf der Oberseite 2a elektronische Bauteile 9 auf. Diese Bauteile 9 können mit unterschiedlichen Leiterbahnstrukturen 5 eines Leiterplattenelements 2 verbunden sein. Selbstverständlich können die elektronischen Bauteile 9 auch auf der Unterseite 2b eines Leiterplattenelements 2 oder auf Ober- und Unterseite 2a, 2b angeordnet sein. The circuit board elements 2 show on the top 2a electronic components 9 on. These components 9 can with different interconnect structures 5 a printed circuit board element 2 be connected. Of course, the electronic components 9 also on the bottom 2 B a printed circuit board element 2 or on top and bottom 2a . 2 B be arranged.

2 zeigt einen Schaltungsträger 1 gemäß 1. In dieser Darstellung sind die rechte und linke Leiterplatten 2 aus 1 zusammengefügt. Im Überlappungsbereich 3 liegen die stufenförmigen Freilegungen der jeweiligen Randbereiche des linken und rechten Leiterplattenelements übereinander und greifen formschlüssig und passgenau ineinander. 2 shows a circuit carrier 1 according to 1 , In this illustration, the right and left circuit boards 2 out 1 together. In the overlap area 3 the step-shaped exposures of the respective edge regions of the left and right circuit board element are one above the other and engage with each other in a form-fitting and accurate fit.

Nicht dargestellt ist aus Gründen der Übersichtlichkeit ein Verbindungsmittel, welches zwischen den Leiterbahnstrukturen 5 angeordnet sein kann, z.B. Lötzinn, elektrisch leitender Kleber. Not shown is for reasons of clarity, a connecting means, which between the interconnect structures 5 can be arranged, for example, solder, electrically conductive adhesive.

Im Überlappungsbereich 3 der stufenförmigen Freilegungen der jeweiligen Randbereiche des linken und rechten Leiterplattenelements ist eine durch beide Leiterplatten 2 ausgeführte Ausnehmung 11, z.B. Bohrung ausgeführt. Durch diese Bohrung greift ein Verbindungsmittel 10, z.B. eine Schraube zur mechanischen Verbindung der beiden Leiterplattenelemente 2. Mittels des Verbindungsmittels ist es zudem möglich, den Schaltungsträger gleichzeitig mit anderen Leiterplatten (nicht dargestellt) oder mit einem Gehäuse (nicht dargestellt) zu verbinden. In the overlap area 3 the step-shaped exposures of the respective edge regions of the left and right circuit board element is a through both circuit boards 2 executed recess 11 , eg bore executed. Through this hole engages a connecting means 10 , Eg a screw for mechanical connection of the two circuit board elements 2 , By means of the connecting means, it is also possible to connect the circuit carrier simultaneously with other circuit boards (not shown) or with a housing (not shown).

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1
Schaltungsträger circuit support
2 2
Leiterplattenelement PCB element
2a 2a
Oberseite top
2b 2 B
Unterseite bottom
3 3
Randbereich border area
4 4
stufenförmige Freilegung stepped exposure
5 5
Leiterbahnstruktur Conductor structure
6 6
Isolationsschicht insulation layer
7 7
Stufenhöhe step height
8 8th
Stufentiefe Tread depth
9 9
elektronisches Bauelement electronic component
10 10
Verbindungsmittel connecting means
11 11
Ausnehmung recess

Claims (6)

Schaltungsträger (1) umfassend eine erste und eine zweite Leiterplatte (2) mit jeweils einer ersten (2a) und einer zweiten Hauptoberfläche (2b), wobei sich die Leiterplatten (2) im Wesentlichen entlang einer Haupterstreckungsebene einer Leiterplatte (2) erstrecken und in einem Überlappungsbereich (3) überlappen, wobei jede Leiterplatte (2) eine Mehrlagenleiterplatte ist, umfassend mehrere übereinander angeordnete, durch eine elektrisch isolierende Schicht (6) getrennte Leiterbahnstrukturen (5), wobei die Leiterplatten (2) in einem Randbereich (3) eine stufenförmige Freilegung (4) der Leiterbahnstrukturen (5) aufweisen, derart, dass die stufenförmige Freilegung (4) der Leiterbahnstrukturen (5) bei der ersten Leiterplatte (2) komplementär zu der stufenförmigen Freilegung (4) der Leiterbahnstrukturen (5) bei der zweiten Leiterplatte (2) ist, so dass sich beim Zusammenfügen der beiden Leiterplatten (2) die Leiterbahnstrukturen (5) der Leiterplatten (2) parallel zueinander und entlang der Haupterstreckungsebene überlappen. Circuit carrier ( 1 ) comprising a first and a second printed circuit board ( 2 ) each with a first ( 2a ) and a second main surface ( 2 B ), whereby the printed circuit boards ( 2 ) substantially along a main extension plane of a printed circuit board ( 2 ) and in an overlapping area ( 3 ), each printed circuit board ( 2 ) is a multilayer printed circuit board, comprising a plurality of superimposed, by an electrically insulating layer ( 6 ) separate interconnect structures ( 5 ), the printed circuit boards ( 2 ) in a peripheral area ( 3 ) a stepped exposure ( 4 ) of the conductor track structures ( 5 ), such that the step-like exposure ( 4 ) of the conductor track structures ( 5 ) at the first circuit board ( 2 ) complementary to the stepped exposure ( 4 ) of the conductor track structures ( 5 ) at the second circuit board ( 2 ), so that when joining the two circuit boards ( 2 ) the conductor track structures ( 5 ) of the printed circuit boards ( 2 ) overlap each other and along the main plane of extension. Schaltungsträger gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verbindungsmittel vorhanden ist, welches durch eine Ausnehmung in beiden Leiterplatten (2) greift. Circuit carrier according to claim 1, characterized in that a connecting means is provided which through a recess in both circuit boards ( 2 ) attacks. Schaltungsträger nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stufentiefe (8) und/oder Stufenhöhe (7) der freigelegten Leiterbahnstrukturen (5) unterschiedlich sind. Circuit carrier according to one of the preceding claims, characterized in that the step depth ( 8th ) and / or step height ( 7 ) of the exposed conductor track structures ( 5 ) are different. Schaltungsträger nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der ersten und/oder zweiten Hauptoberfläche (2a, 2b) der Leiterplatten (2) elektronische Bauelemente (9) angeordnet sind. Circuit carrier according to one of the preceding claims, characterized in that on the first and / or second main surface ( 2a . 2 B ) of the printed circuit boards ( 2 ) Electronic Components ( 9 ) are arranged. Schaltungsträger nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatten (2) weitere Randbereiche (3) mit einer stufenförmigen Freilegung (4) der Leiterbahnstrukturen (5) aufweisen zur Kontaktierung weiterer Leiterplatten (2) mit entsprechender komplementärer stufenförmiger Freilegung (4) von Leiterbahnstrukturen (5). Circuit carrier according to one of the preceding claims, characterized in that the circuit boards ( 2 ) further border areas ( 3 ) with a stepped exposure ( 4 ) of the conductor track structures ( 5 ) for contacting further circuit boards ( 2 ) with corresponding complementary step-like exposure ( 4 ) of interconnect structures ( 5 ). Steuergerät mit einem Schaltungsträger gemäß einem der vorangehenden Ansprüche.  Control device with a circuit carrier according to one of the preceding claims.
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