DE19707702A1

DE19707702A1 - Electronic/electrical device with planar-type inductance e.g. for CPU or computer circuit board

Info

Publication number: DE19707702A1
Application number: DE1997107702
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl Ing Rohne; Gunter Dipl Ing Griesbach
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1997-02-26
Filing date: 1997-02-26
Publication date: 1998-08-27

Abstract

An electric device including a basic circuit board (BLP) and a wiring circuit board (WLP) in which the latter is electrically contacting to the basic circuit board (BLP), and in which the basic circuit board (BLP) is designed as a multi-layer circuit board with a number of basic circuit board layers and the wiring circuit board (WLP) as a multi-layer circuit board with a number of wiring circuit board layers. A ferromagnetic element (FE) is provided on the wiring circuit board (WLP), is positioned in the zone of the conductor arrays (LZ) forming an inductance, and is provided also on the wiring circuit board (WLP). The number of wiring circuit board layers is greater than those of the basic circuit board.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektri sches/elektronisches Gerät mit einer Induktivität.The present invention relates to an electrical cal / electronic device with an inductance.

Induktivitäten sind als vorkonfektionierte Bauteile bekannt.Inductors are known as pre-assembled components.

Eine weitere Möglichkeit einer Realisierung einer Induktivi tät, die zunehmend Verbreitung findet, besteht darin, die In duktivität in Planarbauweise mit einer Mehrlagenleiterplatte zu realisieren, wobei in jeder einzelnen Lage dieser Mehrla genleiterplatte im wesentlichen konzentrische Leiterzüge vor gesehen sind, die jeweils elektrisch leitend miteinander kon taktierbar sind und wobei im gemeinsamen Mittelpunkt dieser im wesentlichen konzentrisch angeordneten Leiterzüge ein fer romagnetisches Element angeordnet ist, so daß sich diese Kom bination insgesamt als identisch zu einer herkömmlichen In duktivität, bei der ein ferromagnetisches Element von einer Drahtspule umgeben ist, darstellt.Another way of realizing an inductor activity, which is becoming increasingly widespread, consists of Productivity in planar construction with a multi-layer circuit board to realize, in each layer of this Mehrla gene printed circuit board essentially concentric tracks seen that are each electrically conductive with each other are tactable and being at the center of this essentially concentrically arranged conductor tracks a fer Romagnetic element is arranged so that this com combination overall identical to a conventional In ductivity in which a ferromagnetic element of one Wire spool is surrounded.

Von Nachteil ist jedoch, daß sich für elektrische Geräte, bei denen eine derartige Induktivität zum Einsatz kommen soll, ein erhöhter Fertigungsaufwand ergibt, da die Fertigung der artiger Induktivitäten den Einsatz kostenintensiver Ferti gungsverfahren erfordert.The disadvantage, however, is that for electrical devices to which such an inductance is to be used, an increased manufacturing effort results because the manufacture of like inductors the use of expensive Ferti required.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht folglich dar in, ein elektrisches Gerät mit einer in Planarbauweise ausge führten Induktivität anzugeben, das besonders wirtschaftlich herstellbar ist.The object of the present invention is therefore in, an electrical device with a planar design led inductance to indicate that particularly economical can be produced.

Die Aufgabe wird durch ein elektrisches Gerät mit einer Ba sisleiterplatte und einer von der Basisleiterplatte getrenn ten Wickelgutleiterplatte gelöst, wobei die Wickelgutleiter platte mit der Basisleiterplatte elektrisch leitend kontak tierbar ist, wobei die Basisleiterplatte als Mehrlagenleiter platte mit einer Basisleiterplattenlagenanzahl und die Wickelgutleiterplatte als Mehrlagenleiterplatte mit einer Wickelgutleiterplattenlagenanzahl realisiert sind und wobei auf der Wickelgutleiterplatte ein ferromagnetisches Element vor gesehen ist, das im Bereich von gleichfalls auf der Wickel gutleiterplatte vorgesehenen Leiterzügen positioniert ist, wobei die Leiterzüge eine Induktivität bilden.The task is carried out by an electrical device with a Ba sis PCB and one separated from the base PCB loosened th winding board, the winding ladder board with the base circuit board electrically conductive contact is animal, the base circuit board as a multi-layer conductor board with a number of basic PCB layers and the Multi-layer circuit board with a Number of winding circuit board layers are realized and being on the winding material circuit board in front of a ferromagnetic element is seen that in the area of likewise on the winding the printed circuit board is positioned, the conductor tracks form an inductance.

Bei elektrischen Geräten, bei denen eine derartige Induktivi tät zum Einsatz kommen soll, ist die Anzahl der Lagen der im elektrischen Gerät vorgesehenen Basisleiterplatte häufig un terschiedlich von der Anzahl der Lagen, die für die korrekte Dimensionierung der Induktivität in der oben beschriebenen Bauweise erforderlich sind. Folglich führt eine Fertigung beider Leiterplatten mit einer der jeweils größeren Langenan zahl entsprechenden Lagenanzahl zu einer deutlichen Kostener höhung bei der Fertigung des elektrischen Geräts.In electrical devices in which such an inductor the number of layers in the electrical device provided base circuit board often un notwithstanding the number of layers required for the correct Dimensioning the inductance in the above Construction are required. Consequently, manufacturing leads both PCBs with one of the larger lengths number of corresponding layers at a significant cost increase in the manufacture of the electrical device.

Mit einem gemäß der Erfindung ausgestalteten elektrischen Ge rät ist eine Reduktion der Fertigungskosten des elektrischen Gerätes erreichbar, da für das elektrische Gerät eine Basis leiterplatte, die lediglich die Anzahl von Lagen aufweist, die für die Realisierung der für die Basisleiterplatte vorge gebenen Funktionalität erforderlich sind, und eine Wickelgut leiterplatte vorgesehen sind, deren Lagenanzahl durch die ge wünschte Dimensionierung der Induktivität vorgegeben ist, wo bei deren Fertigung unabhängig voneinander erfolgen kann. Diese Reduktion der Fertigungskosten ergibt sich üblicherwei se insbesondere dann, wenn die Wickelgutleiterplattenlagenan zahl größer als die Basisleiterplattenlagenanzahl ist. With an electrical Ge designed according to the invention advises is a reduction in the manufacturing cost of electrical Device accessible because a basis for the electrical device circuit board that has only the number of layers, the pre for the realization of the for the basic circuit board Given functionality are required, and a winding material PCB are provided, the number of layers by the ge desired dimensioning of the inductance is given where can be made independently of one another during their manufacture. This reduction in manufacturing costs usually results This is particularly the case when the winding material PCB layers are on number is greater than the number of base PCB layers.

Wenn zumindest eine Kante der Wickelgutleiterplatte als di rekter Steckverbinder ausgebildet ist und die Wickelgutlei terplatte mit einem auf der Basisleiterplatte vorgesehenen korrespondierenden Gegensteckverbinder elektrisch leitend kontaktierbar ist, ist eine besonders einfache elektrisch leitende Kontaktierung zwischen Basisleiterplatte und Wickel gutleiterplatte herstellbar, wobei die Positionierung und Kontaktierung der Wickelgutleiterplatte auf der Basisleiter platte gegebenenfalls auch automatisierbar ist.If at least one edge of the winding material circuit board as di right connector is formed and the winding material terplatte with a provided on the basic circuit board corresponding mating connector electrically conductive Contactable is a particularly simple electrical conductive contact between base circuit board and winding good printed circuit board can be produced, the positioning and Contacting the winding material circuit board on the base conductor plate can optionally also be automated.

Wenn mit den Leiterzügen auf der Wickelgutleiterplatte mehre re unabhängige Spulen, d. h. jeweils elektrisch voneinander isolierte Wicklungen realisiert sind, ist z. B. ein Transfor mator mit einer Primärwicklung und zwei Sekundärwicklungen realisierbar. Diese hier exemplarisch genannten Wicklungen sind als elektrisch isolierte, in Planarbauweise ausgeführte Induktivitäten realisiert. Zur Speisung der jeweiligen Spulen sind die Kontakte des direkten Steckverbinders vorgesehen.If more with the conductor tracks on the winding board re independent coils, d. H. each electrically from each other insulated windings are realized, for. B. a Transfor mator with one primary winding and two secondary windings realizable. These windings mentioned here as examples are designed as electrically insulated, in planar construction Realized inductors. For feeding the respective coils the contacts of the direct connector are provided.

Wenn für die mit den Leiterzügen auf der Wickelgutleiterplat te realisierte Spule unterschiedliche Spulenabgriffe vorgese hen sind, die jeweils als Kontakte des direkten Steckverbin ders herausgeführt sind, ist gemäß einer weiteren, vorteil haften Ausgestaltung durch eine entsprechende Beschaltung der Wickelgutleiterplatte die Windungszahl variierbar und damit entsprechend dem jeweiligen Anwendungsfall einstellbar.If for those with the conductor tracks on the winding material circuit board realized coil with different coil taps hen, each as contacts of the direct connector which are brought out is according to a further advantage liable design by appropriate wiring of the Winding material circuit board the number of turns variable and thus adjustable according to the respective application.

Weitere Vorteile und erfinderische Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbei spiels, anhand der Zeichnungen und in Verbindung mit den Un teransprüchen. Im einzelnen zeigen:Further advantages and inventive details emerge from the following description of an embodiment game, based on the drawings and in connection with the Un claims. In detail show:

Fig. 1 eine Wickelgutleiterplatte mit einer in Planarbau weise realisierten Induktivität, Fig. 1 is a Wickelgutleiterplatte with an example realized in Planarbau inductance,

Fig. 2 und eine mit einer Basisleiterplatte elektrisch und mechanisch verbundene Wickelgutleiterplatte. Fig. 2 and a winding circuit board electrically and mechanically connected to a base circuit board.

Fig. 1 zeigt die Wickelgutleiterplatte WLP. Die Wickelgutlei terplatte WLP ist als Mehrlagenleiterplatte (Multi-layer) realisiert. Diese Tatsache ist in Fig. 1 jedoch nicht ersicht lich. Auf der Wickelgutleiterplatte WLP sind im wesentlichen konzentrische Leiterzüge LZ, die eine Spirale bilden, vorge sehen. Im gemeinsamen Zentrum der Leiterzüge LZ ist der mitt lere Schenkel eines E-förmigen, ferromagnetischen Elemente FE positioniert. Das ferromagnetische Element FE ist auf der nicht ersichtlichen Unterseite der Leiterplatte WLP durch ein Joch abgedeckt, wobei das Joch sämtliche Schenkel des E-för migen Elements FE abdeckt. Fig. 1 shows the Wickelgutleiterplatte WLP. The WLP winding material circuit board is implemented as a multi-layer circuit board. However, this fact is not evident in FIG. 1. On the winding material circuit board WLP are essentially concentric conductor tracks LZ, which form a spiral, see easily. The middle leg of an E-shaped, ferromagnetic element FE is positioned in the common center of the conductor tracks LZ. The ferromagnetic element FE is covered on the underside of the underside of the circuit board WLP by a yoke, the yoke covering all the legs of the E-shaped element FE.

Zur Speisung der durch die Leiterzüge LZ gebildeten Spule sind Kontakte eines direkten Steckverbinders STV vorgesehen. Wenn die Spule mehrere elektrisch isolierte Induktivitäten bildet, weist der direkte Steckverbinder STV eine auf die Vielzahl der Induktivitäten abgestimmte Kontaktanzahl zur un abhängigen Speisung der jeweiligen Induktivitäten auf.For feeding the coil formed by the LZ conductor tracks contacts of a direct connector STV are provided. If the coil has multiple electrically isolated inductors forms, the direct connector STV has one on the Large number of inductors matched number of contacts to un dependent supply of the respective inductors.

Wenn die Spule eine einzige Induktivität bildet, können über die zur Speisung der Spule vorgesehenen Kontakte hinaus wei tere Kontakte des direkten Steckverbinders STV für Teilab griffe der durch die Leiterzüge LZ gebildeten Spule vorgese hen sein, so daß die Induktivität durch entsprechende Be schaltung auch im Betrieb variierbar ist.If the coil forms a single inductor, over the contacts provided to feed the coil also knows tter contacts of the direct connector STV for part handles the coil formed by the conductor tracks LZ hen be, so that the inductance by appropriate loading circuit can also be varied in operation.

Die Wickelgutleiterplatte WLP ist, wie in Fig. 2 dargestellt, mit ihrem direkten Steckverbinder STV mit einem entsprechen den, auf der Basisleiterplatte BLP vorgesehenen Gegensteck verbinder kontaktierbar. Diese Art der elektrisch leitenden Kontaktierung gewährleistet eine besonders zuverlässige Kon taktierung, die sich darüber hinaus auch durch eine erhebli che mechanische Stabilität auszeichnet und damit besonders gut für Automatisierungsgeräte zum Einsatz in rauher Indu strieumgebung geeignet ist. Selbstverständlich kann die elek trische und mechanische Kontaktierung auch durch Löten erfol gen.As shown in FIG. 2, the winding material circuit board WLP can be contacted with its direct connector STV with a corresponding mating connector provided on the basic circuit board BLP. This type of electrically conductive contact ensures a particularly reliable contact, which is also characterized by considerable mechanical stability and is therefore particularly well suited for automation devices for use in harsh industrial environments. Of course, the electrical and mechanical contacting can also be achieved by soldering.

Die elektrisch leitende Kontaktierung zwischen Wickelgutlei terplatte WLP und Basisleiterplatte BLP kann auch mittels ei ner Stiftleiste und einer korrespondierenden Buchsenleiste realisiert sein, wobei die Stiftleiste entweder auf der Wickelgutleiterplatte WLP oder auf der Basisleiterplatte BLP und entsprechend die Buchsenleiste entweder auf der Basisleiter platte BLP oder der Wickelgutleiterplatte WLP vorgesehen ist.The electrically conductive contact between winding material The WLP and the BLP base circuit board can also be ner pin header and a corresponding socket connector be realized, the pin header either on the WLP winding material circuit board or on the BLP and basic circuit board accordingly the socket strip either on the base conductor plate BLP or the winding material circuit board WLP is provided.

Während bei der Kontaktierung mit dem direkten Steckverbinder STV die Wickelgutleiterplatte WLP im wesentlichen senkrecht oder unter einem bestimmten Winkel zur Basisleiterplatte BLP positioniert ist, ist bei der beispielhaft beschriebenen Kon taktierung mittels Stift- und Buchsenleiste eine komplanare Anordnung von Basisleiterplatte BLP und Wickelgutleiterplatte WLP möglich. Wenn die Kontakte des direkten Steckverbinders STV z. B. an der Stirnseite verzinnt sind, ist auch eine kom planare Anordnung der Wickelgutleiterplatte WLP mit einem di rekten Steckverbinder STV möglich, in dem möglich die Wickel gutleiterplatte WLP komplanar auf der Basisleiterplatte nach dem Vorbild eines SMD-Bauteils aufgelötet oder aufgeklebt wird.While making contact with the direct connector STV the winding material circuit board WLP essentially vertically or at a certain angle to the BLP base circuit board is positioned, is in the example described Kon Clocking with a pin and socket strip is a coplanar one Arrangement of BLP base circuit board and winding material circuit board WLP possible. If the contacts of the direct connector STV z. B. are tinned on the front, is also a com planar arrangement of the winding material circuit board WLP with a di right connector STV possible, in which possible the winding Good PCB WLP coplanar on the base PCB soldered or glued on the model of an SMD component becomes.

Die genannten Kontaktierungsarten gestatten auch die automa tische Bestückung einer Basisleiterplatte BLP mit einer oder mehreren Wickelgutleiterplatten WLP. Bei der komplanaren An ordnung ergibt sich vorteilhafterweise eine geringe Bauhöhe, bei der senkrechten oder im wesentlichen senkrechten Anord nung ergibt sich vorteilhafterweise ein geringer Flächenbe darf der Wickelgutleiterplatte WLP auf der Basisleiterplatte BLP.The types of contact mentioned also allow automa table assembly of a basic circuit board BLP with or several WLP winding material circuit boards. With the coplanar type order advantageously results in a low overall height, in the vertical or substantially vertical arrangement voltage advantageously results in a small area the WLP winding material circuit board on the basic circuit board BLP.

Claims

1. Electrical device with a basic circuit board (BLP) and a winding separate from the base circuit board (BLP) good printed circuit board (WLP), the winding material printed circuit board (WLP) with the base circuit board (BLP) electrically conductive Can be contacted, the base circuit board (BLP) as Multi-layer circuit board with a basic circuit board layer number and the winding material circuit board (WLP) as multi-layer gene printed circuit board with a layer of winding material number are realized and being on the winding ladder plate (WLP) a ferromagnetic element (FE) is provided is that in the area of also on the winding goods terplatte (WLP) provided conductor tracks (LZ) positio is niert, with the conductor tracks (LZ) an inductance form.

2. Electrical device according to claim 1, characterized characterized that winding materialplat number of layers larger than the basic PCB layers number is.

3. Electrical device according to claim 1 or 2, characterized characterized in that at least one edge the winding board (WIP) as a direct plug connector (STV) is formed and that the Wickelgutlei PCB (WLP) with one on the base PCB (BLP) provided corresponding mating connector elek is tric conductive contactable.