DE10104862A1

DE10104862A1 - Übergangsleitung

Info

Publication number: DE10104862A1
Application number: DE2001104862
Authority: DE
Inventors: Ewald Schmidt; Juergen Hasch
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-02-03
Filing date: 2001-02-03
Publication date: 2002-08-08

Abstract

Die Übergangsleitung soll eine elektrische Verbindung von einer auf einer Leiterplatte (1) aufgebrachten planaren Leitung (4, 5) zu einem elektrischen Schaltungsteil (10) herstellen, das in einem Abstand gegenüber der Leiterplatte (1) angeordnet ist. Die Übergangsleitung (9) besteht aus einem aus der Ebene der Leiterplatte (1) herausgebogenen Leitungsarm (11), von dem ein Ende eine elektrische Verbindung zu dem Schaltungsteil (10) herstellt und dessen anderes Ende mit der planaren Leitung (4) auf der Leiterplatte (1) kontaktiert ist. Eine stabile Befestigung der Übergangsleitung auf der Leiterplatte (1) und eine elektrisch gute Kontaktierung wird dadurch erreicht, dass vom Leitungsarm (11) ein oder mehrere Stifte (12, 13, 14) abzweigen, die im Wesentlichen senkrecht zur Ebene der Leiterplatte (1) orientiert sind und in darin vorhandene Öffnungen (15, 16, 17, 18, 19, 20) einsetzbar und mit der planaren Leitung (4) kontaktierbar sind.

Description

Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Übergangsleitung von einer auf einer Leiterplatte aufgebrachten planaren Leitung zu einem elektrischen Schaltungsteil, das sich in einem Abstand gegenüber der Leiterplatte befindet, wobei die Übergangsleitung aus einem aus der Ebene der Leiterplatte herausgebogenen Leitungsarm besteht, von dem ein Ende eine elektrische Verbindung zu dem Schaltungsteil und dessen anderes Ende mit Mitteln zum Kontaktieren des Leitungsarms mit der planaren Leitung auf der Leiterplatte versehen ist.

Eine derartige Übergangsleitung ist bei M. Herscovici, New Considerations in the Design of Microstrip Antennas, IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol. 46, No. 6, Juni 1998, Seite 807-812 beschrieben. Das elektrische Schaltungsteil, zu dem die Übergangsleitung eine elektrische Verbindung zu einer planaren Leitung auf einer Leiterplatte herstellt, ist in der genannten Druckschrift eine planare Antenne, die in einem gewissen Abstand über der Leiterplatte angeordnet ist. Die planare Antenne besteht aus einer als Strahlerelement dienenden leitenden Platte (Patch), von deren Rand aus die Übergangsleitung zu einer planaren Leitung auf der Leiterplatte führt. Der Leitungsarm der Übergangsleitung kann einstückig mit dem Strahlerelement der Antenne verbunden sein. Das andere Ende des Leitungsarms, der in der Druckschrift als 3D-Übergang bezeichnet wird, weist an seinem auf der Leiterplatte aufliegenden Ende einen Kontaktfuß auf, der beispielsweise mit der planaren Leitung verlötet werden kann. Der auf der Leiterplatte aufliegende Kontaktfuß ist nicht in der Lage, der Übergangsleitung eine hohe mechanische Stabilität zu geben. Insbesondere ist diese Übergangsleitung wegen der in der Druckschrift beschriebenen Art der Fixierung und Kontaktierung auf der Leiterplatte nicht in der Lage, eine mit ihr verbundene planare Antenne mit ausreichend hoher Stabilität zu halten. Deshalb ist für die planare Antenne ein zusätzlicher Stützpfosten erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Übergangsleitung der eingangs genannten Art anzugeben, die nicht nur gute elektrische Übertragungseigenschaften aufweist, sondern auch mit hoher Stabilität auf der Leiterplatte fixierbar ist.

Vorteile der Erfindung

Die genannte Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass der aus der Ebene der Leiterplatte herausgebogene Leitungsarm der Übergangsleitung an seinem mit der planaren Leitung auf der Leiterplatte kontaktierbaren Ende ein oder mehrere vom Leitungsarm ausgehende Stifte aufweist, die im Wesentlichen senkrecht zur Leiterplattenebene orientiert sind und in darin vorhandene Öffnungen einsetzbar und mit der planaren Leitung kontaktierbar sind. Durch die in Öffnungen der Leiterplatte einsetzbaren Stifte erhält der Leitungsarm eine sehr hohe mechanische Stabilität. Außerdem lassen sich die Stifte in den Öffnungen verfahrenstechnisch einfach einlöten, so dass dadurch ein dauerhafter, wenig störungsanfälliger Kontakt zwischen der Übergangsleitung und einer planaren Leitung auf der Leiterplatte herstellbar ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Eine Verbesserung des elektrischen Kontakts zwischen der Übergangsleitung und der planaren Leitung und auch der mechanischen Stabilität der Übergangsleitung kann dadurch erreicht werden, dass mindestens ein weiterer vom Leitungsarm ausgehender Stift vorhanden ist, der gegenüber dem (den) anderen Stift(en) senkrecht abgewinkelt ist, so dass er sich beim Einsetzen des Leitungsarms in die Leiterplatte auf eine Leiterbahn der planaren Leitung legt und damit kontaktierbar ist. Vorteilhafterweise sind am Leitungsarm zwei in Öffnungen der Leiterplatte einsetzbare Stifte und zwischen diesen beiden ein weiterer gegenüber ihnen senkrecht abgewinkelter Stift vorhanden.

Die Übergangsleitung, bestehend aus dem Leitungsarm und den Kontaktmitteln, kann als ein einstückiges, vorzugsweise aus einem Blech gefertigtes, Teil ausgebildet sein.

Die erfindungsgemäße Übergangsleitung lässt sich vorteilhafterweise für eine elektrische und mechanische Verbindung zwischen einer Leiterplatte und einer im Abstand über der Leiterplatte angeordneten planaren Antenne verwenden.

Zeichnung

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird nachfolgend die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Explosionsdarstellung einer Übergangsleitung und einer mehrlagigen Leiterplatte und

Fig. 2 einen Querschnitt durch eine mehrlagige Leiterplatte mit einer darin eingesetzten Übergangsleitung.

Beschreibung eines Ausführungsbeispiels

In der Fig. 1 ist ein Ausschnitt einer mehrlagigen Leiterplatte 1 dargestellt. Um die verschiedenen Schichten dieser Leiterplatte 1 deutlich zu machen, ist die Leiterplatte 1 in einer Explosionsdarstellung gezeichnet. Die dargestellte Leiterplatte 1 besteht beispielsweise aus zwei Dielektrikumschichten 2 und 3. Auf der Oberseite der ersten Dielektrikumschicht 2 ist ein Innenleiter 4 und ein Außenleiter 5 einer koplanaren Leitung aufgebracht. Der Außenleiter 5 der koplanaren Leitung liegt üblicherweise auf Massepotential. Zwischen den beiden Dielektrikumschichten 2 und 3 befindet sich eine weitere ebenfalls auf Massepotential liegende leitende Schicht 6. Diese leitende Schicht 6 weist direkt unterhalb des auf der gegenüberliegenden Seite der ersten Dielektrikumschicht 2 liegenden Innenleiters 4 eine Aussparung 7 auf. Die zwischen den beiden Dielektrikumschichten 2 und 3 vorhandene leitende Schicht 6 ist über mehrere in die Dielektrikumschicht 2 eingebrachte Durchkontaktierungen 8 mit dem Außenleiter 5 der Koplanarleitung elektrisch verbunden.

Abweichend von dem in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel einer Leiterplatte 1 kann auch eine mehr als zweilagige Leiterplatte bzw. auch nur eine einlagige Leiterplatte in Zusammenhang mit der weiter unten näher beschriebenen, die Erfindung betreffenden Übergangsleitung verwendet werden. Auch ist der in der Fig. 1 dargestellte planare Leitungstyp, nämlich die Koplanarleitung, keine Voraussetzung für den Einsatz der Übergangsleitung. Für den Einsatz der nachfolgend beschriebenen Übergangsleitung kommt jede Art von auf einer Leiterplatte verlaufenden planaren Leitung (z. B. Mikrostreifenleitung, Schlitzleitung und dergleichen) in Frage.

In der Fig. 1 ist in Explosionsdarstellung oberhalb der planaren Leitung 4, 5 eine Übergangsleitung 9 dargestellt. Die spezielle Aufgabe dieser Übergangsleitung 9 besteht darin, dass sie eine elektrische Verbindung, insbesondere für Hochfrequenzsignale, zwischen der planaren Leitung 4, 5 auf der Leiterplatte 1 und einem Schaltungsteil herstellt, das in einem Abstand gegenüber der Leiterplatte 1 angeordnet ist. Das Schaltungsteil 10 ist beispielsweise ein Strahlerelement (Patch) einer planaren Antenne, die deshalb im Abstand über der Leiterplatte 1 angeordnet ist, weil sie für ihren breitbandigen Betrieb das Dielektrikum Luft zwischen der Leiterplatte 1 und ihrem Strahlerelement (Patch) benötigt. Das Schaltungsteil 10 kann z. B. auch eine auf einer anderen Leiterplatte, die gegenüber der Leiterplatte 1 abgesetzt ist, aufgebrachte Schaltung sein.

Die Übergangsleitung 9 besteht aus einem aus der Ebene der Leiterplatte 1 herausgebogenen Leitungsarm 11. Der Leitungsarm 11 ist an seinem über der Leiterplatte 1 herausragenden Ende mit dem Schaltungsteil 10 verbunden. An seinem mit der planaren Leitung 4 zu kontaktierenden Ende weist der Leitungsarm 11 drei Stifte 12, 13 und 14 auf. Dabei sind zwei Stifte 12 und 13 senkrecht zu der Leiterplatte 1 orientiert. Dagegen ist der dritte Stift 14, der sich vorzugsweise zwischen den beiden senkrecht zur Leiterplatte 1 orientierten Stiften 12 und 13 befindet, parallel zu Leiterplattenebene 1 ausgerichtet, d. h. senkrecht zu den anderen beiden Stiften 12 und 13 abgewinkelt. Für die beiden senkrecht auf die Leiterplatte 1 ausgerichteten Stifte 12 und 13 des Leitungsarms 11 sind in den Dielektrikumschichten 2 und 3 Öffnungen 15, 16 und 17, 18 vorhanden, worin die Stifte 12 und 13 des Leitungsarms 11 eingesteckt werden können. Ebenfalls sind in dem Innenleiter 4 der Koplanarleitung auf der Dielektrikumschicht 2 Aussparungen 19 und 20 vorhanden, durch die die Stifte 12 und 13 in die Öffnungen 15, 16, 17 und 18 der Dielektrikumschichten 2 und 3 eindringen können.

Der in der Fig. 2 dargestellte Querschnitt durch die Leiterplatte 1 zeigt die darin eingesetzte Übergangsleitung 9. Die Querschnittsdarstellung in Fig. 2 zeigt eine Sicht auf den Stift 12 am Leitungsarm 11, der den Innenleiter 4 der Koaxialleitung, die Dielektrikumschichten 2 und 3 und die dazwischenliegende leitende Schicht 6 durchdringt. In dieser Darstellung der Fig. 2 wird auch deutlich, dass der dritte waagerecht verlaufende Stift 14 auf dem Innenleiter 4 der Koplanarleitung aufliegt, wenn der Leitungsarm 11 in die Leiterplatte 1 eingesteckt ist. Nachdem die Übergangsleitung 9 in die Leiterplatte 1 eingesteckt ist, werden die Stifte 12, 13, 14 mit dem Innenleiter 4 verlötet. In der Fig. 2 ist das nach dem Lötprozeß verbleibende Lot 21 angedeutet. Die Öffnungen 15, 16, 17 und 18 in den Dielektrikumschichten 2 und 3 können mit dem Innenleiter 4 auf der Oberseite der Leiterplatte 1 durchkontaktiert sein, womit sich eine sehr gute elektrische Verbindung zwischen der planaren Leitung 4 und dem Übergangsleiter 9 einstellt.

Für die elektrische Verbindung zwischen dem Leitungsarm 11 der Übergangsleitung 9 und der planaren Leitung 4, 5 kann auch auf den waagerecht ausgerichteten Stift 14 verzichtet werden. Abweichend von dem dargestellten Ausführungsbeispiel können am Leitungsarm 1 entweder nur ein oder auch mehr als zwei in die Leiterplatte 1 einsteckbare Stifte vorgesehen werden. Ebenso können auch mehrere waagerecht verlaufende, auf der planaren Leitung aufliegende Stifte 14 vorgesehen werden. Je nach Verlauf der planaren Leitung kann der waagerecht ausgerichtete Stift 14 nach vorne, wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, oder nach hinten gegenüber dem Leitungsarm 11 abgewinkelt sein.

Wie insbesondere der Seitenansicht der Übergangsleitung 9 in Fig. 2 zu entnehmen ist, verläuft der Leitungsarm 11 von seinem in die Leiterplatte 1 eingesteckten Ende her zunächst unter einem Winkel von ca. 45° zur Leiterplattenebene und geht dann in einen waagerechten Verlauf über. Mit dieser Form des Leitungsarms 11 erhält man eine gute Anpassung der Übergangsleitung an die planare Leitung 4, 5 auf der Leiterplatte 1. Verbesserungen der Anpassung können über eine gezielte Dimensionierung der Breite des Leitungsarms 11 bzw. seines Abstands gegenüber der Oberfläche der Leiterplatte 1 erzielt werden. Auch kann die Breite des Leitungsarms 11 sich mit zunehmendem Abstand von der Leiterplattenoberfläche ändern, um damit eine Verbesserung der Anpassung zu erzielen.

Die Übergangsleitung 9, bestehend aus dem Leitungsarm 11 und den Stiften 12, 13 und 14 ist vorzugsweise ein einstückiges Teil. Es kann z. B. aus einem Blech herausgestanzt und durch Biegen in seine endgültige Form gebracht werden. Auch kann die Übergangsleitung als einstückiges Guß- oder Preßteil hergestellt werden. Die Übergangsleitung 9 besteht entweder vollständig aus einem leitenden Metall oder aus einem Kunststoff, der mit einer leitenden Schicht überzogen ist.

Claims

1. Übergangsleitung von einer auf einer Leiterplatte (1) aufgebrachten planaren Leitung (4) zu einem elektrischen Schaltungsteil (10), das in einem Abstand gegenüber der Leiterplatte (1) angeordnet ist, wobei die Übergangsleitung (9) aus einem aus der Ebene der Leiterplatte (1) herausgebogenen Leitungsarm (11) besteht, von dem ein Ende eine elektrische Verbindung zu dem Schaltungsteil (10) herstellt und dessen anderes Ende mit Mitteln (12, 13, 14) zum Kontaktieren des Leitungsarms (11) mit der planaren Leitung (4, 5) auf der Leiterplatte (1) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktmittel aus ein oder mehreren vom Leitungsarm (11) ausgehenden Stiften (12, 13, 14) bestehen, die im Wesentlichen senkrecht zur Leiterplattenebene orientiert sind und in darin vorhandene Öffnungen (15, 16, 17, 18, 19, 20) einsetzbar und mit der planaren Leitung kontaktierbar sind.

2. Übergangsleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zu den Kontaktmitteln mindestens ein weiterer vom Leitungsarm (11) ausgehender Stift (14) gehört, der gegenüber dem (den) anderen Stift(en) (12, 13) senkrecht abgewinkelt ist, so dass er sich beim Einsetzen des Leitungsarms (11) in die Leiterplatte (1) auf eine Leiterbahn (4) der planaren Leitung legt und damit kontaktierbar ist.

3. Übergangsleitung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass am Leitungsarm (11) zwischen zwei in Öffnungen (15, 16, 17, 18, 19, 20) der Leiterplatte (1) einsteckbaren Stiften (12, 13) ein ihnen gegenüber senkrecht abgewinkelter Stift (14) vorhanden ist.

4. Übergangsleitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitungsarm (11) mit den Kontaktmitteln (12, 13, 14) als ein einstückiges, vorzugsweise aus einem Blech gefertigtes, Teil ausgebildet ist.

5. Übergangsleitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie die elektrische und mechanische Verbindung zwischen der Leiterplatte (1) und einer im Abstand über der Leiterplatte (1) angeordneten planaren Antenne (10) herstellt.