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Title:
PRINTED CIRCUIT BOARD ASSEMBLY AND METHOD FOR PRODUCING A PRINTED CIRCUIT BOARD ASSEMBLY
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/188918
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a printed circuit board assembly (1) for an electronic circuit. The printed circuit board assembly (100) comprises a first printed circuit board (110) having one or more electrically conductive first contact points (111) on a front side (114) of the first printed circuit board (110). In addition, the printed circuit board assembly (100) comprises a second printed circuit board (120) having one or more electrically conductive second contact points (121) on a rear side (123) of the second printed circuit board (120). The printed circuit board assembly (100) also comprises a spacer element (130) having one or more conductor tracks (134) on a rear side of the spacer element (130) and having one or more conductor tracks (134) on a front side of the spacer element (130). The one or more conductor tracks (134) on the rear side is/are connected to the one or more conductor tracks (134) on the front side in an electrically conductive manner. Furthermore, the one or more conductor tracks (134) on the rear side is/are soldered to the one or more first contact points (111). In addition, the one or more conductor tracks (134) on the front side is/are soldered to the one or more second contact points (121).

Inventors:
STENZEL KAY (DE)
Application Number:
PCT/EP2018/057110
Publication Date:
October 18, 2018
Filing Date:
March 21, 2018
Export Citation:
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Assignee:
BSH HAUSGERAETE GMBH (DE)
International Classes:
H05K1/14; H05K1/11; H05K1/18; H05K3/34
Foreign References:
US20140233191A12014-08-21
US20130062111A12013-03-14
US20090268423A12009-10-29
US20050124186A12005-06-09
DE102012204847A12013-10-02
US20090009979A12009-01-08
Other References:
None
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Claims:
PATENTANSPRÜCHE

Leiterplatten-Anordnung (100) für eine elektronische Schaltung, wobei die Leiterplatten-Anordnung (100) umfasst,

eine erste Leiterplatte (1 10) mit ein oder mehreren elektrisch leitenden ersten Kontaktstellen (1 1 1 ) auf einer Vorderseite (1 14) der ersten Leiterplatte (1 10);

eine zweite Leiterplatte (120) mit ein oder mehreren elektrisch leitenden zweiten Kontaktstellen (121 ) auf einer Rückseite (123) der zweiten Leiterplatte (120);

ein Abstandelement (130) mit ein oder mehreren Leiterbahnen (134) auf einer Rückseite des Abstandselements (130) und mit ein oder mehreren Leiterbahnen (134) auf einer Vorderseite des Abstandselements (130); wobei die ein oder mehreren Leiterbahnen (134) der Rückseite mit den ein oder mehreren Leiterbahnen (134) der Vorderseite elektrisch leitend verbunden sind; wobei die ein oder mehreren Leiterbahnen (134) der Rückseite mit den ein oder mehreren ersten Kontaktstellen (1 1 1 ) verlötet sind; und wobei die ein oder mehreren Leiterbahnen (134) der Vorderseite mit den ein oder mehreren zweiten Kontaktstellen (121 ) verlötet sind.

Leiterplatten-Anordnung (100) gemäß Anspruch 1 , wobei

das Abstandselement (130) ein oder mehrere Durchkontaktierungen (135) umfasst; und

die ein oder mehreren Leiterbahnen (134) der Rückseite des Abstandselements (130) über die ein oder mehreren Durchkontaktierungen (135) mit den ein oder mehreren Leiterbahnen (134) der Vorderseite des Abstandselements (130) elektrisch leitend verbunden sind.

Leiterplatten-Anordnung (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei

das Abstandselement (130) eine Abstands-Leiterplatte umfasst;

die Abstands-Leiterplatte eine erste Leiterschicht (131 ) für die ein oder mehreren

Leiterbahnen (134) der Rückseite des Abstandselements (130) umfasst; und die Abstands-Leiterplatte eine zweite Leiterschicht (132) für die ein oder mehreren Leiterbahnen (134) der Vorderseite des Abstandselements (130) umfasst.

Leiterplatten-Anordnung (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Abstandselement (130) eine Höhe aufweist, die es ermöglicht, in einem Zwischenraum (103) zwischen der Rückseite der zweiten Leiterplatte (120) und der Vorderseite der ersten Leiterplatte (120) ein oder mehrere elektronische Bauteile (101 ) zumindest auf der Rückseite der zweiten Leiterplatte (120), insbesondere sowohl auf der Rückseite der zweiten Leiterplatte (120) als auch auf der Vorderseite der ersten Leiterplatte (1 10), zu platzieren.

Leiterplatten-Anordnung (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Abstandselement (130)

an einer Kante der zweiten Leiterplatte (120) angeordnet ist; und

zumindest teilweise über die Kante der zweiten Leiterplatte (120) hinausragt.

Leiterplatten-Anordnung (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leiterplatten-Anordnung (100) mindestens zwei Abstandselemente (130) an mindestens zwei unterschiedlichen Kanten der zweiten Leiterplatte (120) umfasst.

Verfahren (400) zur Herstellung einer Leiterplatten-Anordnung (100) für eine elektronische Schaltung, wobei das Verfahren (400) umfasst,

Erstellen (401 ) von ein oder mehreren Lötverbindungen zwischen ein oder mehreren Leiterbahnen (134) auf einer Vorderseite eines Abstandselements (130) mit ein oder mehreren elektrisch leitenden zweiten Kontaktstellen (121 ) auf einer Rückseite (123) einer zweiten Leiterplatte (120); und

Erstellen (402) von ein oder mehreren Lötverbindungen zwischen ein oder mehreren Leiterbahnen (134) auf einer Rückseite des Abstandselements (130) mit ein oder mehreren elektrisch leitenden ersten Kontaktstellen (1 1 1 ) auf einer Vorderseite (124) einer ersten Leiterplatte (120); wobei die ein oder mehreren Leiterbahnen (134) der Rückseite des Abstandselements (130) mit den ein oder mehreren Leiterbahnen (134) der Vorderseite des Abstandselements (130) elektrisch leitend verbunden sind.

8. Verfahren (400) gemäß Anspruch 7, wobei

- die ein oder mehreren Lötverbindungen im Rahmen einer automatischen Bestückung, insbesondere einer SMT, Surface Mounted Technology, Bestückung, erstellt werden;

- das Abstandselement (130) wie ein elektronisches Bauteil (101 ) bei der automatischen Bestückung der zweiten Leiterplatte (120) behandelt wird; und

- eine Teilanordnung aus der zweiten Leiterplatte und dem angelöteten Abstandselement (130) wie ein elektronisches Bauteil (101 ) bei der automatischen Bestückung der ersten Leiterplatte (1 10) behandelt wird.

9. Verfahren (400) gemäß Anspruch 8, wobei das Abstandselement (130) und/oder die Teilanordnung einem Bestückungsautomaten für die automatische Bestückung in einem Tablett oder auf einem Gurt zugeführt wird.

10. Verfahren (400) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei das Verfahren (400) umfasst, Durchführen einer automatischen optischen Inspektion der ein oder mehreren Lötverbindungen.

Description:
Leiterplatten-Anordnung sowie Verfahren zur Herstellung einer

Leiterplatten-Anordnung

Die Erfindung betrifft eine Leiterplatten-Anordnung, die eine Mehrzahl von Leiterplatten aufweist, die elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatten-Anordnung.

Die Elektronik eines elektrischen Geräts, insbesondere eines Hausgeräts bzw. eines Haushaltsgeräts, kann auf mehreren unterschiedlichen Leiterplatten implementiert sein, wobei die Leiterplatten elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Beispielsweise kann eine erste Leiterplatte, z.B. eine Basisleiterplatte, bereitgestellt werden, die eine relativ niedrige Anzahl (z.B. 2) von Leiterschichten (z.B. Kupferschichten) aufweist. Die erste Leiterplatte kann dazu verwendet werden, eine Basisfunktion bereitzustellen. Des Weiteren kann eine zweite Leiterplatte, z.B. eine Modulleiterplatte, bereitgestellt werden, die eine relativ hohe Anzahl (z.B. 4 oder mehr) von Leiterschichten aufweist. Außerdem kann die zweite Leiterplatte einer höheren und/oder höherwertigeren Leiterplattentechnologie (z.B. der HDI-Leiterplattentechnologie) angehören als die erste Leiterplatte. Die zweite Leiterplatte kann dazu verwendet werden, eine Erweiterungsfunktion bereitzustellen. Ggf. kann die zweite Leiterplatte in unterschiedlichen Typen von elektrischen Geräten verwendet werden.

Unterschiedliche Leiterplatten können dazu verwendet werden, unterschiedliche Funktionen in jeweils kosten- und bauraum-optimaler Weise bereitzustellen. Die unterschiedlichen Leiterplatten können über Board-to- Board (B2B) Steckverbinder miteinander verbunden werden. Dabei werden zwei unterschiedliche Leiterplatten typischerweise separat gefertigt und getestet. Die Leiterplatten können dann bei der Montage per Hand oder maschinell miteinander verbunden, insbesondere gesteckt, werden. Des Weiteren wird typischerweise eine mechanische Fixierung verwendet (z.B. ein Halterahmen oder eine Verschraubung bzw. Verklebung), um die unterschiedlichen Leiterplatten dauerhaft und sicher zu verbinden.

Die Verwendung von Steckverbindern und von mechanischen Fixierungen ist typischerweise kosten- und arbeitsintensiv. Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, unterschiedliche Leiterplatten in effizienter Weise elektrisch und mechanisch miteinander zu verbinden.

Die Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind insbesondere in den abhängigen Patentansprüchen definiert, in nachfolgender Beschreibung beschrieben oder in der beigefügten Zeichnung dargestellt.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Leiterplatten-Anordnung für eine elektronische Schaltung beschrieben. Die elektronische Schaltung kann in einem elektrischen Gerät, z.B. in einem Hausgerät bzw. in einem Haushaltsgerät, verwendet werden. Die Leiterplatten-Anordnung umfasst eine erste Leiterplatte mit ein oder mehreren elektrisch leitenden ersten Kontaktstellen auf einer Vorderseite der ersten Leiterplatte. Die erste Leiterplatte ist typischerweise mit ein oder mehreren elektronischen Bauteilen (z.B. mit zumindest einem elektrischen Widerstand, mit zumindest einem Kondensator, mit zumindest einer Spule, mit zumindest einem IC (integrated circuit)- Bauteil, etc.) bestückt. Dabei können die Vorderseite und ggf. auch die Rückseite der ersten Leiterplatte jeweils mit ein oder mehreren elektronischen Bauteilen bestückt sein.

Außerdem umfasst die Leiterplatten-Anordnung eine zweite Leiterplatte mit ein oder mehreren elektrisch leitenden zweiten Kontaktstellen auf einer Rückseite der zweiten Leiterplatte. Die zweite Leiterplatte ist typischerweise mit ein oder mehreren elektronischen Bauteilen (z.B. mit zumindest einem elektrischen Widerstand, mit zumindest einem Kondensator, mit zumindest einer Spule, mit zumindest einem IC- Bauteil, etc.) bestückt. Dabei können die Rückseite und ggf. auch die Vorderseite der zweiten Leiterplatte jeweils mit ein oder mehreren elektronischen Bauteilen bestückt sein.

Typischerweise ist die erste Leiterplatte größer als die zweite Leiterplatte. Beispielsweise kann die zweite Leiterplatte eine Fläche aufweisen, die um einen bestimmten Faktor kleiner als die Fläche der ersten Leiterplatte ist. Der Faktor kann z.B. 1 .5, 2, 3 oder mehr sein.

Die erste Leiterplatte und die zweite Leiterplatte umfassen jeweils typischerweise ein oder mehrere Leiterschichten (z.B. aus Kupfer), die dazu verwendet werden können, Leiterbahnen zwischen den ein oder mehreren Bauteilen der jeweiligen Leiterplatte bereitzustellen. Dabei können sich zumindest eine Leiterschicht auf der Vorderseite der ersten Leiterplatte und eine Leiterschicht auf der Rückseite der zweiten Leiterplatte befinden. Darüber hinaus weist die erste Leiterschicht typischerweise auch eine Leiterschicht auf der Rückseite und die zweite Leiterschicht eine Leiterschicht auf der Vorderseite auf. Außerdem können die erste Leiterplatte und die zweite Leiterplatte ein oder mehrere Leiterschichten aufweisen, die jeweils als Zwischenschicht zwischen der Vorderseite und der Rückseite der jeweiligen Leiterplatte angeordnet sind. Insgesamt kann die zweite Leiterplatte eine höhere Anzahl von Leiterschichten aufweisen als die erste Leiterplatte.

Die Leiterplatten-Anordnung umfasst ferner zumindest ein Abstandelement mit ein oder mehreren Leiterbahnen auf der Rückseite des Abstandselements und mit ein oder mehreren Leiterbahnen auf der Vorderseite des Abstandselements. Dabei sind die ein oder mehreren Leiterbahnen der Rückseite mit den ein oder mehreren Leiterbahnen der Vorderseite elektrisch leitend verbunden. Das Abstandselement weist somit Leiterbahnen auf, die die Rückseite des Abstandselements mit der Vorderseite des Abstandselements elektrisch leitend verbinden. Das Abstandselement kann dabei als ein zusammenhängendes Bauteil ausgebildet sein. Insbesondere können die Vorderseite und die Rückseite des Abstandselements fest und/oder untrennbar bzw. nicht lösbar miteinander verbunden sein. Beispielsweise kann das Abstandselement als eine Platte ausgebildet sein, die ein oder mehreren Leiterbahnen auf der Vorderseite und ein oder mehrere Leiterbahnen auf der Rückseite aufweist. Es kann somit ein kosteneffizientes und mechanisch stabiles Abstandselement verwendet werden. Die ein oder mehreren Leiterbahnen der Rückseite des Abstandselements sind mit den ein oder mehreren ersten Kontaktstellen (z.B. Lötpads) auf der Vorderseite der ersten Leiterplatte verlötet. Außerdem sind die ein oder mehreren Leiterbahnen der Vorderseite des Abstandselements mit den ein oder mehreren zweiten Kontaktstellen (z.B. Lötpads) der Rückseite der zweiten Leiterplatte verlötet. So kann eine Leiterplatten-Anordnung aus mindestens zwei Leiterplatten bereitgestellt werden, die in kosteneffizienter und mechanisch stabiler Weise miteinander verbunden sind. Das Abstandselement kann ein oder mehrere Durchkontaktierungen bzw. Vias umfassen. Dabei verbinden die Durchkontaktierungen die Vorderseite und die Rückseite des Abstandselements. Insbesondere können die ein oder mehreren Leiterbahnen der Rückseite des Abstandselements über die ein oder mehreren Durchkontaktierungen mit den ein oder mehreren Leiterbahnen der Vorderseite des Abstandselements elektrisch leitend verbunden sein. Die ein oder mehreren Durchkontaktierungen können dabei fest verbaut und/oder untrennbar bzw. nicht lösbar sein. Beispielsweise können die ein oder mehreren Durchkontaktierungen durch Bohrungen in dem Abstandselement ausgebildet sein. Alternativ oder ergänzend können die ein oder mehreren Durchkontaktierungen an zumindest einer Kante des Abstandselements verlaufen. Es kann somit eine kosteneffiziente Kontaktierung der Leiterbahnen auf der Vorderseite mit den Leiterbahnen auf der Rückseite des Abstandselements ermöglicht werden.

Das Abstandselement kann eine Abstands-Leiterplatte umfassen bzw. das Abstandselement kann als eine Abstands-Leiterplatte ausgebildet sein. Die Leiterplatte kann aus einem Leiterplattenmaterial (z.B. einem faserverstärkten Kunststoff) hergestellt sein. Des Weiteren kann die Abstands-Leiterplatte eine erste Leiterschicht für die ein oder mehreren Leiterbahnen der Rückseite des Abstandselements umfassen. Des Weiteren kann die Abstands-Leiterplatte eine zweite Leiterschicht für die ein oder mehreren Leiterbahnen der Vorderseite des Abstandselements umfassen. Die Leiterbahnen können dabei durch einen typischen Leiterplatten-Herstellungsprozess, wie z.B. durch einen Ätzprozess, erstellt werden. So wird die Bereitstellung eines kosteneffizienten Abstandselements ermöglicht.

Das Abstandselement weist bevorzugt eine Höhe auf, die es ermöglicht, in einem Zwischenraum zwischen der Rückseite der zweiten Leiterplatte und der Vorderseite der ersten Leiterplatte ein oder mehrere elektronische Bauteile zumindest auf der Rückseite der zweiten Leiterplatte, insbesondere sowohl auf der Rückseite der zweiten Leiterplatte als auch auf der Vorderseite der ersten Leiterplatte, zu platzieren. So wird eine besonders kosteneffiziente Leiterplatten-Anordnung bereitgestellt.

Das Abstandselement kann als Quader ausgebildet sein. Des Weiteren kann das Abstandselement eine bestimmte Höhe aufweisen, durch die der Abstand zwischen der ersten Leiterplatte und der zweiten Leiterplatte definiert wird. Des Weiteren kann das Abstandselement eine bestimmte Breite und eine bestimmte Länge aufweisen, wobei die Breite und die Länge des Abstandselements eine Grundfläche bilden, mit der das Abstandselement die Vorderseite der ersten Leiterplatte berührt.

Das Abstandselement kann an einer Kante der zweiten Leiterplatte angeordnet sein. Dabei kann das Abstandselement zumindest teilweise mit der zweiten Leiterplatte überlappen. Das heißt, ein Teil der Grundfläche des Abstandselements kann unterhalb der zweiten Leiterplatte angeordnet sein, und die Rückseite der zweiten Leiterplatte berühren. Des Weiteren kann das Abstandselement zumindest teilweise über die Kante der zweiten Leiterplatte hinausragen. Beispielsweise kann das Abstandselement zu 50% oder mehr und/oder zu 10% oder mehr mit der zweiten Leiterplatte überlappen. Des Weiteren kann das Abstandselement zu 50% oder weniger und/oder zu 10% oder mehr über die Kante der zweiten Leiterplatte hinausragen. So wird eine effiziente automatische optische Inspektion der Lötstellen bei der Herstellung der Leiterplatten-Anordnung ermöglicht.

Typischerweise weist die Leiterplatten-Anordnung mindestens zwei Abstandselemente an mindestens zwei unterschiedlichen (z.B. sich gegenüberliegenden) Kanten der zweiten Leiterplatte auf. So wird eine besonders stabile Fixierung der Leiterplatten ermöglicht. Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine elektronische Schaltung beschrieben, die die in diesem Dokument beschriebene Leiterplatten-Anordnung umfasst.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein elektrisches Gerät, insbesondere ein Hausgerät oder ein Haushaltsberät, beschrieben, das die in diesem Dokument beschriebene Leiterplatten-Anordnung umfasst.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatten- Anordnung für eine elektronische Schaltung beschrieben. Das Verfahren umfasst das Erstellen von ein oder mehreren Lötverbindungen zwischen ein oder mehreren Leiterbahnen auf einer Vorderseite eines Abstandselements mit ein oder mehreren elektrisch leitenden zweiten Kontaktstellen (z.B. Lötpads) auf einer Rückseite einer zweiten Leiterplatte. Es kann somit eine Teilanordnung hergestellt werden, bei der das Abstandselement elektrisch leitend und mechanisch stabil auf der zweiten Leiterplatte fixiert ist.

Außerdem umfasst das Verfahren das Erstellen von ein oder mehreren Lötverbindungen zwischen ein oder mehreren Leiterbahnen auf einer Rückseite des Abstandselements mit ein oder mehreren elektrisch leitenden ersten Kontaktstellen auf einer Vorderseite einer ersten Leiterplatte. Insbesondere kann die Teilanordnung über Lötverbindungen mit der ersten Leiterplatte elektrisch leitend und mechanisch stabil fixiert werden.

Die ein oder mehreren Leiterbahnen der Rückseite des Abstandselements sind dabei mit den ein oder mehreren Leiterbahnen der Vorderseite des Abstandselements elektrisch leitend verbunden. Es kann somit in effizienter Weise eine Leiterplatten-Anordnung bereitgestellt werden, bei der zwei Leiterplatten über ein oder mehrere elektrisch leitende Verbindungen eines Abstandselements sowohl elektrisch leitend als auch mechanisch stabil miteinander verbunden sind.

Die ein oder mehreren Lötverbindungen können im Rahmen einer automatischen Bestückung, insbesondere einer SMT, Surface Mounted Technology, Bestückung, erstellt werden. Dabei kann das Abstandselement wie ein elektronisches Bauteil bei der automatischen Bestückung der zweiten Leiterplatte behandelt werden. Alternativ oder ergänzend kann die Teilanordnung aus der zweiten Leiterplatte und dem angelöteten Abstandselement wie ein elektronisches Bauteil bei der automatischen Bestückung der ersten Leiterplatte behandelt werden. Insbesondere können das Abstandselement und/oder die Teilanordnung einem Bestückungsautomaten für die automatische Bestückung der zweiten Leiterplatte und/oder der ersten Leiterplatte in einem Tablett bzw. Tray oder auf einem Gurt, insbesondere einem Blistergurt, zugeführt werden. So wird in besonders effizienter Weise die Herstellung einer Leiterplatten-Anordnung ermöglicht.

Das Verfahren kann das Durchführen einer automatischen optischen Inspektion der ein oder mehreren Lötverbindungen umfassen. So kann die Zuverlässigkeit einer Leiterplatten-Anordnung in effizienter Weise erhöht werden.

Es ist zu beachten, dass jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Leiterplatten-Anordnung bzw. des in diesem Dokument beschriebenen Verfahrens in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden können. Insbesondere können die Merkmale der Patentansprüche in vielfältiger weise miteinander kombiniert werden.

Im Weiteren wird die Erfindung anhand von in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen

Figur 1 eine beispielhafte Leiterplatten-Anordnung mit zwei Leiterplatten;

Figur 2 eine beispielhafte Leiterplatte mit einem Abstandselement; Figur 3 ein beispielhaftes Abstandselement; und

Figur 4 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Verbindung von Leiterplatten. Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der effizienten Verbindung von mehreren Leiterplatten zur Herstellung einer Leiterplatten-Anordnung bzw. eines Leiterplatten-Verbunds. Fig. 1 zeigt eine Leiterplatten-Anordnung 100 mit einer ersten Leiterplatte 1 10 und einer zweiten Leiterplatte 120. Die Leiterplatten 1 10, 120 können jeweils ein oder mehrere elektronische Bauteile 101 aufweisen, wobei die Bauteile 101 auf der Vorderseite 1 14, 124 und/oder auf der Rückseite 1 13, 123 der jeweiligen Leiterplatte 1 10, 120 angeordnet sein können. Die erste Leiterplatte 1 10 kann z.B. eine relativ große und eine relativ kostengünstige Leiterplatte mit einer relativ niedrigen Anzahl von Leiterschichten sein (z.B. zwei Leiterschichten auf den beiden Oberflächen der Leiterplatte 1 10). Andererseits kann die zweite Leiterplatte 120 relativ klein und relativ kostenintensiv sein. Beispielsweise kann die zweite Leiterplatte 120 ein oder mehrere zusätzliche Leiterschichten im Inneren der Leiterplatte 120 aufweisen. Die zweite Leiterplatte 120 kann zur Implementierung von hochintegrierten Schaltanordnungen verwendet werden. Die Verwendung von unterschiedlichen Leiterplatten 1 10, 120 kann z.B. durch Anforderungen bestimmter Bauelemente 101 an bestimmte Leiterplattentechnologien, zum Beispiel Multilayer-Leiterplatten, bedingt sein. Eine komplette Implementierung auf einer aufwändigen Leiterplattentechnologie ist typischerweise mit relativ hohen Kosten verbunden. Des Weiteren können mechanisch- und/oder design-bedingte Rahmenbedingungen eine gewisse Geometrie oder Größe der Elektronik eines elektrischen Geräts erfordern. Außerdem lässt sich durch die Verwendung von unterschiedlichen Leiterplatten 1 10, 120 ein Modulkonzept realisieren, da so Teile der Elektronik eines elektrischen Geräts (z.B. der auf der zweiten Leiterplatte 120 implementierte Teil) für mehrere unterschiedliche Typen von elektrischen Geräten verwendet werden können.

Wie in Fig. 1 dargestellt, ist die zweite Leiterplatte 120 auf der ersten Leiterplatte 1 10 montiert. Dabei besteht zwischen der ersten Leiterplatte 1 10 und der zweiten Leiterplatte 120 bevorzugt ein gewisser Zwischenraum 103, der es ermöglicht, die Rückseite 123 der zweiten Leiterplatte 120 und ggf. die Vorderseite der ersten Leiterplatte 1 10 mit ein oder mehreren Bauteilen 101 zu bestücken. So können die Kosten und die Fläche der Leiterplatten-Anordnung 100 reduziert werden. Die erste Leiterplatte 1 10 und die zweite Leiterplatte 120 sind über zwei Abstandshalter 130 (in diesem Dokument auch als Abstandselemente bezeichnet) miteinander verbunden. Dabei ist ein Abstandshalter 130 mit der Rückseite 123 der zweiten Leiterplatte elektrisch leitend und mechanisch verbunden, insbesondere verlötet. Des Weiteren ist ein Abstandshalter 130 mit der Vorderseite 1 14 der ersten Leiterplatte 1 10 elektrisch leitend und mechanisch verbunden, insbesondere verlötet.

Fig. 3 zeigt Details eines Abstandhalters 130. Der Abstandshalter 130 umfasst eine Leiterplatte, die in diesem Dokument als Abstands-Leiterplatte bezeichnet wird. Die Abstands-Leiterplatte weist eine bestimmte Stärke bzw. Dicke bzw. Höhe auf, wobei die Stärke der Abstands-Leiterplatte bevorzugt derart groß ist, dass der Zwischenraum 103 zwischen der ersten Leiterplatte 1 10 und der zweiten Leiterplatte 120 die Aufnahme von Bauteilen 101 auf der Rückseite 123 der zweiten Leiterplatte 120 ermöglicht.

Die Abstands-Leiterplatte weist eine erste Leiterschicht 131 auf (siehe Fig. 2), die im verbauten Zustand der ersten Leiterplatte 1 10 zugewandt ist und die dazu verwendet werden kann, die erste Leiterplatte 1 10 elektrisch leitend zu kontaktieren. Des Weiteren weist die Abstands-Leiterplatte eine zweite Leiterschicht 132 auf (siehe Fig. 3), die im verbauten Zustand der zweiten Leiterplatte 120 zugewandt ist und die dazu verwendet werden kann, die zweite Leiterplatte 120 elektrisch leitend zu kontaktieren.

Die erste Leiterschicht 131 und die zweite Leiterschicht 132 können jeweils in ein oder mehrere Leiterbahnen 134 segmentiert bzw. unterteilt sein, um ein oder mehrere elektrisch leitende Verbindungen zwischen der ersten Leiterplatte 1 10 einerseits und der zweiten Leiterplatte 120 andererseits bereitzustellen. Die einzelnen Leiterbahnen 134 der ersten Leiterschicht 131 und der zweiten Leiterschicht 132 können über Durchkontaktierungen bzw. Vias 135 jeweils, d.h. paarweise, elektrisch leitend miteinander verbunden sein.

In einem ersten Schritt können ein oder mehrere Abstandshalter 130 an der Rückseite 123 der zweiten Leiterplatte 120 fixiert werden (z.B. zwei Abstandshalter 130 an zwei unterschiedlichen Kanten der zweiten Leiterplatte 120). Dies ist beispielhaft in Fig. 2 dargestellt. Die ein oder mehreren Leiterbahnen 134 der zweiten Leiterschicht 132 können zu diesem Zweck mit Kontaktstellen (insbesondere mit Lötstellen) 122 auf der Rückseite 123 der zweiten Leiterplatte 120 elektrisch leitend verbunden, insbesondere verlötet, werden. Durch die Herstellung von Lötverbindungen zwischen der zweiten Leiterplatte 120 und der zweiten Leiterschicht 132 des Abstandshalters 130 wird auch eine mechanische Fixierung zwischen der zweiten Leiterplatte 120 und dem Abstandshalter 130 erreicht.

In einem zweiten Schritt kann die Teilanordnung aus der zweiten Leiterplatte 120 und aus ein oder mehreren Abstandshaltern 130 auf der Vorderseite 1 14 der ersten Leiterplatte 1 10 befestigt werden. Insbesondere können die ein oder mehreren Leiterbahnen 134 der ersten Leiterschicht 131 der ein oder mehreren Abstandshalter 130 mit Kontaktstellen (insbesondere mit Lötstellen) 1 12 auf der Vorderseite 1 14 der ersten Leiterplatte 1 10 elektrisch leitend verbunden, insbesondere verlötet, werden. Durch die Herstellung von Lötverbindungen zwischen der ersten Leiterplatte 1 10 und der ersten Leiterschicht 131 der ein oder mehreren Abstandshalter 130 wird auch eine mechanische Fixierung zwischen der ersten Leiterplatte 1 10 und den ein oder mehreren Abstandshaltern 130 erreicht. In Summe wird so eine elektrisch leitende und mechanisch fixierende Verbindung zwischen der ersten Leiterplatte 1 10 und der zweiten Leiterplatte 120 bewirkt. Ein Abstandshalter 130 kann, wie in Fig. 1 dargestellt, derart angeordnet sein, dass der Abstandshalter 130 einen überlappenden Bereich mit der zweiten Leiterplatte 120 und einen nicht überlappenden Bereich mit der zweiten Leiterplatte 120 aufweist. So kann eine effiziente Inspektion der Verbindung, insbesondere der Lötstellen, zwischen dem Abstandshalter 130 und der jeweiligen Leiterplatte 1 10, 120 erfolgen. Insbesondere kann nach dem ersten Herstellungsschritt (siehe Fig. 2), eine Überprüfung (z.B. eine optische Überprüfung) der Verbindungstellen zwischen der zweiten Leiterschicht 132 des Abstandshalters 130 und der zweiten Leiterplatte 120 erfolgen. Nach dem zweiten Herstellungsschritt kann dann eine Überprüfung der Verbindungsstellen zwischen der ersten Leiterschicht 131 des Abstandshalters 130 und der ersten Leiterplatte 1 10 erfolgen.

Die zwei oder mehr Leiterplatten 1 10, 120 werden somit nicht zusammengesteckt, sondern miteinander verlötet. Dabei werden ein oder mehrere Abstandshalter 130 verwendet, welche zwischen jeweils zwei Leiterplatten 1 10, 120 gelötet werden.

Die Abstandshalter 130 sind aus Leiterplattenmaterial und weisen bevorzugt eine Höhe auf, so dass Bauteile 101 zwischen den Leiterplatten 1 10, 120 verbaut werden können. Die ein oder mehreren Abstandshalter 130 werden bei der Bestückung der Unter- bzw. Rückseite 123 der zweiten (kleineren) Leiterplatte 120 mit bestückt. Die Bestückung kann dabei automatisch erfolgen. Insbesondere kann ein Abstandshalter 130 als Bauteil „gegurtet" oder in ein Tray gelegt werden, um die zweite Leiterplatte 120 mit dem Abstandshalter 130 zu bestücken. Es wird somit ein effizienter Herstellungsprozess der Teilanordnung aus der zweiten Leiterplatte 120 und den ein oder mehreren Abstandshaltern 130 ermöglicht.

Auf den ein oder mehreren Abstandshaltern 130 kann jeweils ein zwei-lagiges Kupferlayout vorgesehen sein, welches Lötpads auf der Oberseite eines Abstandshalters 130 mit Lötpads 121 auf der Unterseite der zweiten Leiterplatte 120 (in einer 1 :1 Beziehung) verbindet, und/oder welches Lötpads auf der Unterseite eines Abstandshalters 130 mit Lötpads 1 1 1 auf der Vorderseite der ersten Leiterplatte 1 10 (in einer 1 :1 Beziehung) verbindet Die zweite Leiterplatte 120 mit ein oder mehreren bestückten Abstandshaltern 130 kann vor der Montage auf der ersten Leiterplatte 1 10 separat getestet werden. Dabei kann eine Automatische-Optische-Inspektion (AOI) der Lötstellen der ein oder mehreren Abstandshalter 130 durchgeführt werden. Die Teilanordnung aus der zweiten Leiterplatte 120 und den ein oder mehreren Abstandshaltern 130 kann in einem weiteren Prozess wie ein elektronisches Bauteil 101 gehandhabt werden, das auf die Vorderseite 1 14 der ersten Leiterplatte 1 10 zu platzieren ist. Die Teilanordnung kann gegurtet oder in einem Tray abgelegt werden und so einem weiteren SMT-Prozess zugeführt werden, bei dem die Teilanordnung mit Lötpads 1 1 1 der ersten Leiterplatte 1 10 verlötet und somit mit der ersten Leiterplatte 1 10 zusammengefügt wird.

Die Lötstellen zischen dem Abstandshalter 130 und der Vorderseite 1 14 der ersten Leiterplatte 1 10 können ebenfalls per AOI überprüft werden, da die Abstandshalter 130 über den Rand der zweiten Leiterplatte 120 (z.B. zu ca. 1/3 der Grundfläche des Abstandshalters 130) hinausragen.

Fig. 4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 400 zur Herstellung einer Leiterplatten-Anordnung 100 für eine elektronische Schaltung. Das Verfahren 400 umfasst das Erstellen 401 von ein oder mehreren Lötverbindungen zwischen ein oder mehreren Leiterbahnen 134 auf der Vorderseite eines Abstandselements 130 mit ein oder mehreren elektrisch leitenden zweiten Kontaktstellen 121 auf der Rückseite 123 einer zweiten Leiterplatte 120. Es kann somit in einem ersten Schritt eine Teilanordnung aus einer zweiten Leiterplatte 120 und zumindest einem Abstandselement 130 gebildet werden. Typischerweise werden zumindest zwei Abstandselemente 130 an unterschiedlichen Kanten der zweiten Leiterplatte 120 durch Löten fixiert.

Außerdem umfasst das Verfahren 400 das Erstellen 402 von ein oder mehreren Lötverbindungen zwischen ein oder mehreren Leiterbahnen 134 auf der Rückseite des zumindest einen Abstandselements 130 mit ein oder mehreren elektrisch leitenden ersten Kontaktstellen 1 1 1 auf der Vorderseite 124 einer ersten Leiterplatte 120. In einem zweiten Schritt kann somit die Teilanordnung aus der zweiten Leiterplatte 120 und den ein oder mehreren Abstandselementen 130 auf die erste Leiterplatte 1 10 gelötet werden. Durch das Verlöten zweiter Leiterplatten 1 10, 120 über ein Abstandselement 130, insbesondere über eine Abstands-Leiterplatte, kann auf eine zusätzliche mechanische Fixierung verzichtet werden. Die Leiterplatten 1 10, 120 können dabei vollautomatisch in einem SMT-Prozess bestückt und miteinander verbunden werden. Des Weiteren können beide Leiterplatten 1 10, 120 beidseitig bestückt werden. Dabei können auch in dem Überlappungsbereich 103 zwischen den beiden Leiterplatten 1 10, 120 Bauteile 101 verbaut werden. Insbesondere wird keine Aussparung in der ersten Leiterplatte 1 10 für Bauteile 101 auf der Rückseite 123 der zweiten Leiterplatte 120 benötigt. Dadurch wird die Stabilität der Leiterplatten-Anordnung 100 erhöht. Außerdem können so geschlossene Kupfer-(Schirm-)Flächen ermöglicht werden. Des Weiteren kann die verfügbare Fläche auf der ersten Leiterplatte 1 10 zur Bereitstellung von Leiterbahnen genutzt werden.

Durch das Verlöten wird eine feste mechanische Verbindung geschaffen. Qualitätsprobleme durch lose bzw. lösbare Steckverbindungen können ausgeschlossen werden. Darüber hinaus entfallen die Kosten für einen Steckverbinder, für die mechanische Fixierung und für die Montage.

Die in diesem Dokument beschriebenen Abstandshalter 130 können in Standardprozessen von einem Elektronik-Hersteller angefertigt werden. Insbesondere können die erforderlichen Leiterbahnen 134 auf dem Abstandshalter 130 durch Standardprozesse zur Herstellung einer Leiterplatte gefertigt werden.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip der beschriebenen Leiterplatten-Anordnung 100 und des beschriebenen Verfahrens 400 veranschaulichen sollen.