Mehrschichtige Leiterplatte Die Erfindung betrifft im Allgemeinen eine mehrschichtige

Leiterplatte mit mindestens einer Lötstelle, insbesondere ei ^¬ nem ICT-Messpunkt , wie sie beispielsweise in Steuergeräten bzw. Verteilern für Kraftfahrzeuge eingesetzt werden kann. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Her- stellen einer derartigen mehrschichtigen Leiterplatte.

Leiterplatten bestehen dabei im allgemeinen aus einem Basismaterial, welches eine Vielzahl einzelner Leiterbahnen aufweist. Als Basismaterial können beispielsweise Kunststoffe eingesetzt werden. Darüber hinaus ist auch die Verwendung von Aluminium, Teflon oder verschiedenen Keramiken als Basismaterial bekannt. Beim Einsatz von metallischen Basismaterialien ist die Verwendung von sogenannten IMS Materialien

( Insulated-metal-substrate) bekannt. Diese sehen vor, dass der metallische Kern von einem elektrisch nicht leitenden Material umgeben wird, um so eine isolierende Wirkung zu errei ^¬ chen. Die Leiterbahnen sind dabei auf dem elektrisch nicht leitenden Material angeordnet. Leiterplatten sind als Träger für elektronische Bauteile ge ^¬ eignet und können aus einem isolierenden Material hergestellt sein. Ferner kann die Leiterplatte eine oder mehrere fest mit diesem isolierenden Material verbundene Leiterbahn sowie ggf. ein oder mehrere Lötstellen, insbesondere Messpunkte oder An- Schlusskontakte umfassen.

Für die weitere Bestückung ausgelieferte Leiterplatten weisen voneinander elektrisch getrennte metallische Leiterzüge und mehrere Lötstellen, insbesondere Messpunkte oder Anschluss- kontakte auf, die auf einer elektrisch nichtleitenden Basisschicht angebracht sind. Die Leiterbahnen sind meist durch einen Oberflächenschutz (Lötstopplack) , der sich mit Ausnahme der Anschlusskontakte über die gesamte Leiterplattenfläche zieht, geschützt. Die Leiterplatten werden im allgemeinen vor ihrer Bestückung, direkt nach der Herstellung der Leiterbahnstrukturen, auf den freien Kupferflächen und in den verkup- ferten Bohrungen mit der Schutzschicht versehen, die garantieren soll, dass sämtliche Anschlusskontakte, die beim Be ^¬ stücken gebildet werden sollen, sowohl elektrisch als auch mechanisch allen Anforderungen genügen. Die Schutzschichten dienen also der Absicherung der Lötbarkeit und werden oft als „lötfähige Endoberflächen" bezeichnet.

Auf die Lötstellen, insbesondere Messpunkte oder Anschluss ^¬ kontakte werden oberflächenmontierte Bauelemente, so genannte ' Surface Mounted Devices' - kurz SMD Bauteile eingesetzt. SMD Bauteile benötigen für ihre Montage keine Leiterplattenlö ^¬ cher, sondern werden mit ihren Anschlüssen direkt auf hierfür auf der Leiterplatte vorgesehene Kontakte gelötet. SMD- Bauteile werden mit Bestückungsautomaten maschinell auf die mit Lotpaste versehenen Anschlusskontakte auf der Leiterplat- te platziert und gemeinsam in einem einzigen Reflowlötver- fahren aufgelötet. Vor dem Auflöten wird die Leiterplatte entweder mit einem Flussmittel behandelt oder das Flussmittel ist bereits ein Bestandteil der Lotpaste. In dem heißen Zinn verdampft das Flussmittel nur teilweise. In einem ruhigen Zinnbad schwimmen die Rückstände aus verbranntem Flussmittel auf der Zinnoberfläche auf. Sie verschmutzen so die Oberflä ^¬ che der Leiterplatte

Die elektronischen Bauteile und deren Lötstellen, insbesonde- re Anschlusskontakte, können mit einem ICT-Adapter (In-

Circuit-Test ) elektrisch geprüft werden. Die Prüfnadeln sind mit kleinen Federn ausgestattet und in einem hermetisch verschließbaren Gehäuse angebracht. Durch Unterdruck wird der Deckel angesaugt und die Leiterplatte nach unten gedrückt, und dadurch auf die Prüfnadeln. Alternativ werden mechanische ICT-Adapter verwendet. Auf diese Weise wird eine Kontaktie- rung zwischen den Prüfnadeln und den Messpunkten der Leiter- platte erreicht. Hierbei müssen die Prüfnadeln die Messpunkte bzw. Signalknoten berühren und einen elektrischen Kontakt herstellen. Die Erfahrung zeigt jedoch, dass die Kontaktie- rung zwischen den Prüfnadeln und den Messpunkten der Leiter- platte sehr oft unzureichend ist. Oft berühren die Prüfnadeln zwar die Messpunkte, können aber keinen elektrischen Kontakt herstellen. Es reichen sehr dünne oxidierte Schichten oder verschmutzte Stellen um den Kontakt zu verhindern. Da die Prüfnadeln und die Messpunkte in Kontakt mit der Umgebungs- luft sind, entstehen oftmals mikrodünne Störschichten, die das Kontaktieren verhindern. Öfters passiert es, dass außerdem die Prüfnadel abrutscht oder im Randbereich des Messpunktes einsticht. Dies verursacht wiederum Probleme beim Prüfen, unter anderem Fehlmesswerte. Bei fehlerhafter Kontaktierung muss die Prüfung mehrmals wiederholt werden, wodurch sie so ^¬ wohl Zeitaufwendig als auch teuer wird.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Leiterplatte mit we ^¬ nigstens einer Lötstelle und ein Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte mit wenigstens einer Lötstelle so auszu ^¬ bilden, dass die Lötstelle im Wesentlichen frei von Rückständen, die während des Lötvorganges entstehen, ist, so dass der Aufwand für Wartung und Reinigung sinkt, und dass fehlerhafte Kontaktierungen der Lötstelle und die damit einhergehenden Kosten reduziert werden, unter anderem in Hinblick auf das In-Circuit-Testen.

Diese Aufgabe wird mittels einer Leiterplatte gemäß Patentan ^¬ spruch 1 und einem Verfahren zur Herstellung einer Leiter- platte gemäß Anspruch 8 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsfor ^¬ men sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine mehrschichtige Leiter ^¬ platte mit mindestens einer Lötstelle, insbesondere einem An- schlusskontakt, vorgeschlagen. Die mehrschichtige Leiterplat ^¬ te weist mindestens eine erste nicht elektrisch leitende Ba ^¬ sisschicht auf; mindestens eine zweite leitende Schicht - d.h. eine elektrisch leitende zweite Schicht -, vorzugsweise aus Kupfer und/oder einer Kupferlegierung, wobei die zweite leitende Schicht auf einer ersten Oberfläche der ersten nicht elektrisch leitenden Schicht aufgebracht ist; und wenigstens eine dritte Schicht, insbesondere aus Lötstopplack, auf. Die dritte Schicht wird auf einer ersten Oberfläche der zweiten leitenden Schicht mit einer Aussparung um die Lötstelle herum aufgebracht; wobei die Aussparung einen Durchmesser d aufweist, der größer ist als die Lötstelle, und wobei die Lot ^¬ stelle mit Flussmittel und Lötzinn zur elektrischen Kontak- tierung der zweiten leitenden Schicht überzogen wird. Die zweite leitende Schicht weist in einem Bereich zwischen der Aussparung und der Lötstelle wenigstens eine erste Ausnehmung auf, wobei die erste Ausnehmung ausgelegt ist, bei einem Lötvorgang auftretende Rückstände, insbesondere Flussmittel ^¬ rückstände, aufzunehmen.

In einer Ausführungsform der Erfindung weist die zweite leitende Schicht in dem Bereich zwischen der Aussparung und der Lötstelle wenigstens eine zweite Ausnehmung auf, wobei die erste Ausnehmung und die zweite Ausnehmung durch zumindest einen Steg voneinander getrennt sind.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die zweite leitende Schicht in dem Bereich zwischen der Ausspa ^¬ rung und der Lötstelle eine Mehrzahl von Ausnehmungen auf, wobei die Ausnehmungen durch eine Mehrzahl von Stegen voneinander getrennt sind. Bevorzugterweise sind die Ausnehmungen in Form eines durch

Stege unterbrochenen Kreisrings im Bereich der Aussparung angeordnet. Dabei ist es besonders vorteilhaft, dass die zweite leitende Schicht die Stege im Bereich der Ausnehmungen ausbildet .

Vorzugsweise ist die Lötstelle über wenigstens einen Steg mit wenigstens einer Leiterbahn elektrisch verbunden. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung bildet die Lötstelle einen Messpunkt aus, insbesondere einen ICT-Messpunkt .

Desweiteren umfasst die Erfindung ein Verfahren zur Herstel- lung einer mehrschichtigen Leiterplatte mit mindestens einer Lötstelle, insbesondere einem Messpunkt oder Anschlusskon ^¬ takt, wobei in einem ersten Verfahrensschritt auf eine erste Oberfläche einer ersten nicht elektrisch leitenden Schicht mindestens eine zweite leitende Schicht, vorzugsweise aus Kupfer und/oder einer Kupferlegierung aufgebracht wird. Anschließend wird die so hergestellte leitende zweite Schicht strukturiert, woraufhin wenigstens eine dritte Schicht, ins ^¬ besondere aus Lötstopplack, mit einer Aussparung um die Lötstelle herum auf eine erste Oberfläche der zweiten leitenden Schicht aufgebracht wird. Die Aussparung weist einen Durch ^¬ messer d auf, der größer ist als die Lötstelle. Die zweite leitende Schicht weit ferner in einem Bereich zwischen der Aussparung und der Lötstelle wenigstens eine erste Ausnehmung auf. In einem weiteren Verfahrensschritt wird die Lötstelle mit Lotpaste bedruckt. Wobei die Lotpaste sowohl Flussmittel als auch Zinn zur elektrischen Kontaktierung der Lötstelle mit der zweiten leitenden Schicht beinhaltet. In einem letzten Verfahrensschritt wird die Leiterplatte gelötet, wobei die während des Lötvorgangs auftretenden Rückstände, insbe- sondere Flussmittelrückstände, in der ersten Ausnehmung der zweiten leitenden Schicht aufgenommen werden.

Vorteilhafterweise handelt es sich bei dem Lötvorgang um ein Reflow-Lötverfahren, wobei es gemäß der Erfindung möglich ist, dass das Flussmittel lokal begrenzt und maschinell auf die Lötstelle aufgebracht wird.

In einem weiteren Verfahrensschritt ist vorgesehen, dass die mehrschichtige Leiterplatte in einem ICT-Test (In-Circuit- Test) elektrisch überprüft wird. Die Erfindung ist im Folgenden anhand von Ausführungsbeispie ^¬ len unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Elemente oder Bauteile, welche eine identische, univoke oder analoge Ausbildung und/oder Funktion besitzen, sind in den verschiedenen Figuren (Fig.) der Zeichnungen mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Dabei ist zu beachten, dass die dargestellten Merkmale nur einen beschreibenden Charakter haben und auch in Kombination mit Merkmalen anderer oben beschriebener Weiterentwicklungen verwendet werden kön- nen und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken.

Die Zeichnungen sind schematisch und zeigen:

Fig. 1 einen Ausschnitt einer Leiterplatte;

Fig. 2 eine Seitenansicht einer Lötstelle, insbesondere ei ^¬ nes ICT-Messpunktes aus dem Stand der Technik vor ei- nem Lötvorgang;

Fig. 3 eine Seitenansicht der Lötstelle, insbesondere eines

ICT-Messpunktes aus Figur 2 nach einem dem

Lötvorgang, während eines ICT Prüfverfahrens;

Fig. 4 eine Seitenansicht einer ersten Variante einer Löt ^¬ stelle, insbesondere eines ICT-Messpunktes einer er ^¬ findungsgemäßen Leiterplatte nach einem Lötvorgang; Fig. 5 eine Draufsicht auf die Lötstelle aus Figur 4; und

Fig. 6 eine Draufsicht auf eine zweite Variante einer Löt ^¬ stelle, insbesondere eines ICT-Messpunktes einer er ^¬ findungsgemäßen Leiterplatte nach einem Lötvorgang. Die Figur 1 zeigt einen Ausschnitt einer Leiterplatte 100 in dem Lötstellen 102, insbesondere Messpunkte und/oder

Anschlusskontakte, angeordnet sind. Die Lötstellen 102 haben entweder eine Verbindung zu einer Leiterbahn 126 oder sind, wie in dieser Ausführungsvariante dargestellt, beispielsweise in einem freien, nicht durch Bauelemente belegten Leiterplat ^¬ tenbereich als Massepunkt angeordnet. Mittels eines in Figur 3 dargestellten Prüfadapters 200 können die Lötstellen 102 beispielsweise in einem In-Circuit-Test elektrisch überprüft werden.

Die Figuren 2 und 3 zeigen den Stand der Technik. In Figur 2 ist eine Seitenansicht einer Lötstelle 102, insbesondere ei ^¬ nes Messpunkt oder Anschlusskontakt, auf einer Leiterplatte 100 vor einem Lötvorgang darstellt. Figur 3 zeigt die Löt ^¬ stelle 102 der Figur 2 nach Aufbringen des Lots. Deutlich zu erkennen ist der mehrschichtige Aufbau der Leiterplatte 100. Eine erste Schicht bildet eine erste nicht elektrisch leiten ^¬ de Basisschicht 110. Eine zweite leitende Schicht 120 besteht vorzugsweise aus Kupfer und/oder einer Kupferlegierung. Diese zweite leitende Schicht 120 ist auf einer ersten Oberfläche 111 der ersten nicht elektrisch leitenden Basisschicht 110 aufgebracht. Eine dritte Schicht 130, insbesondere aus

Lötstopplack, ist auf einer ersten Oberfläche 121 der zweiten leitenden Schicht 120 mit einer Aussparung 132 mit einem Durchmesser d um die Lötstelle 102 herum aufgebracht.

Wie in der Figur 3 dargestellt, wird die Lötstelle 102 wäh ^¬ rend des Lötvorganges, insbesondere eines Reflow-Lötver- fahrens zur elektrischen Kontaktierung der zweiten leitenden Schicht 120 mit Flussmittel und Lötzinn 104 überzogen. Dabei lagern sich Rückstände 108, insbesondere Flussmittelrückstände, um die Lötstelle 102 herum ab. Diese Rückstände 108 kön ^¬ nen einen sauberen elektrischen Kontakt zwischen dem Lötzinn 104 der Lötstelle 102 und dem Prüfadapter 200 während eines In-Circuit-Tests verhindern. Die Figuren 4 bis 6 zeigen jeweils eine Lötstelle 102, insbe ^¬ sondere einen ICT-Messpunkt , auf einer erfindungsgemäßen Lei ^¬ terplatte 100. Im Gegensatz zum dargestellten Stand der Technik in den Figuren 2 und 3 weist hier die zweite leitende Schicht 120 Ausnehmungen 122 im Bereich der Aussparung 132 auf. Dabei weist die Aussparung 132 weist einen Durchmesser d auf, der größer ist als der Durchmesser e der Lötstelle 102. Diese Ausnehmungen 122 sind dazu ausgelegt die bei einem Lötvorgang auftretenden Rückstände 108 aufzunehmen. Auf diese Weise wird die Lötstelle 102 frei von Rückständen gehalten, so dass die Rückstände 108 nicht mehr den Kontakt zwischen dem Prüfadapter 200 und der Lötstelle 102 verhindern und ein In-Circuit-Test problemlos durchgeführt werden kann. Wie in den Figuren 5 und 6 im Detail dargestellt, kann in dem Bereich zwischen der Aussparung 132 und der Lötstelle 102 wenigstens eine zweite Ausnehmung 122, vorzugsweise eine Mehr ^¬ zahl von Ausnehmungen 122 angeordnet sein, wobei die Ausnehmungen 122 jeweils durch zumindest einen Steg 124 voneinander getrennt sind. Die Ausnehmungen 122 sind in Form eines durch die Stege 124 unterbrochenen Kreisrings angeordnet.

Vorteilhafterweise werden die Stege 124 durch die zweite lei ^¬ tende Schicht 120 ausgebildet. Auf diese Weise ist es mög- lieh, dass die Lötstelle 102 über wenigstens einen Steg 124 mit wenigstens einer Leiterbahn 126 elektrisch verbunden ist. Alternativ kann die Lötstelle 102, wie in Figur 6 dargestellt, auch einen Massepunkt 128 ausbilden. Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbei ^¬ spiel beschränkt, sondern umfasst auch gleichwirkende weitere Ausführungsformen. Die Figurenbeschreibung dient lediglich dem Verständnis der Erfindung.