Vollautomatisch fertigbarer Hochfrequenz-Übertrager

Abstract

 Die Erfindung betrifft einen Übertrager für ein Gerät der Hochfrequenztechnik mit einer Leiterplatte (1) sowie mit einem Kern (4), um den Wickeldraht (7) geführt ist, wobei Enden der Wickeldrähte (7) mit Leiterbahnen (2) auf der Leiterplatte (1) verbindbar sind, wobei erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass auf der Leiterplatte (1) ein aus einem elektrisch nicht leitfähigen Material bestehender und Kontaktpunkte (6) aufweisender Träger (3) angeordnet ist, wobei der Träger (3) mit dem Kern (4) versehen wird und anschließend der zumindest ein Kontaktpunkt (6) mit einem Ende des Wickeldrahtes (7) mit der zugehörigen Leiterbahn (2) auf der Leiterplatte (1) elektrisch verbunden wird.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Übertrager für ein Gerät der Hochfrequenztechnik gemäß den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.

[0002] In Geräten der Hochfrequenztechnik werden Übertrager vorzugsweise zur Impedanzanpassung und zur Energieverteilung eingesetzt. Auf Grund der Automatisierung der Bestückung von Leiterplatten der Geräte sind diese Bauteile zwecks Automatisierung und besserer Handhabbarkeit als SMD-Bauteil ausgeführt.

[0003] Ein Übertrager für ein Hochfrequenzgerät ist aus der DE 199 56 828 A1 bekannt. Dieser Übertrager weist einen Kern auf, um den ein Wickeldraht geführt ist, wobei die Enden des Wickeldrahtes mit Lötflächen verbindbar sind. Bei diesem bekannten Übertrager handelt es sich auch um ein SMD-Bauteil, bei dem der Kern des Übertragers auf einer Grundplatte angeordnet ist, die abstehende Füße aufweist, um die herum die Enden des Wickeldrahtes geführt sind und anschließend verlötet werden. Nach der Herstellung des Übertragers wird dieser als SMD-Bauteil auf der Leiterplatte des Hochfrequenz-Gerätes angeordnet und mit den abstehenden Füßen verlötet. Obwohl der Übertrager, der aus der DE 199 56 828 A1 bekannt ist, schon hinsichtlich einer Verringerung eines Abgleichaufwandes verbessert ist, ist immer noch ein nachteilig hoher Abgleichaufwand erforderlich. Außerdem bestehen konstruktive und fertigungstechnische Probleme, da z.B. der als Ferritkern ausgebildete Kern zunächst auf die Grundplatte aufgeklebt werden muss. Anschließend wird der Ferritkern mit dem Wickeldraht bewickelt. Um genügend Spannung auf die gesamte Wicklung zu bekommen, werden die Enden des Wickeldrahtes um die abstehenden Metallfüße der Grundplatte mehrmals gewickelt. Dadurch ist schon ein hoher Montageaufwand gegeben. Danach werden die Metallfüße im Lötbad verlötet, um die Enden des Wickeldrahtes festzulegen. Anschließend wird der als SMD-Bauteil gestaltete Übertrager komplett gewaschen, die Metallfüße ausgerichtet und der fertige Übertrager einer Hochfrequenz-Prüfung unerzogen. Dabei ist es auf Grund von Fertigungstoleranzen erforderlich, einen Abgleich der Wicklungslage vorzunehmen. Danach kann ein solcher Übertrager auf die Leiterplatte aufgebracht und erneut verlötet werden, wodurch die Gefahr besteht, dass sich die Lage der Wicklungsdrähte auf dem Kern verschiebt und erneut ein Abgleich erforderlich ist. Auf Grund der Zwischenanordnung der Grundplatte zwischen dem Kern und der Leiterplatte lassen sich solche Übertrager im Regelfall nur bis zu Frequenzen von 1 Gigahertz einsetzen, so dass deren Einsatzbereich bei modernen Geräten der Hochfrequenztechnik eingeschränkt ist.

[0004] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, einen Übertrager für Geräte der Hochfrequenztechnik bereitzustellen, der die eingangs geschilderten Nachteile vermeidet, der insbesondere kostengünstig als Serie herstellbar ist, der für Frequenzen oberhalb von 1 Gigahertz eingesetzt werden kann und der möglichst keinen Abgleichsaufwand erfordert.

[0005] Diese Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

[0006] Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass auf der Leiterplatte ein aus einem elektrisch nicht leitfähigen Material bestehender und Kontaktpunkte aufweisender Träger angeordnet ist, wobei der Träger mit dem Kern versehen wird und anschließend der zumindest eine Kontaktpunkt mit einem Ende des Wickeldrahtes mit der zugehörigen Leiterbahn auf der Leiterplatte elektrisch verbunden wird.

[0007] Zur Realisierung des Übertragers ist der Träger vorhanden, der auf einfache Art und Weise auf der Leiterplatte z.B. durch Verkleben oder in Reflow-Technik auf der Leiterplatte angeordnet werden kann. Damit ist zunächst dieser Vorgang, der Anordnung des Übertragers auf der Leiterplatte automatisierbar und kann von einem entsprechenden Automaten durchgeführt werden. Durch das Vorhandensein von Kontaktpunkten auf dem Träger, die in besonders vorteilhafter Weise durch Beschichtung mit einem elektrisch leitfähigen Material auf dem elektrisch nicht leitfähigen Träger erfolgt, besteht die Möglichkeit, die Wickeldrähte automatisiert zur Realisierung des Übertragers anzuordnen. Dazu erstrecken sich die Wickeldrähte, die in entsprechender Anzahl in Abhängigkeit der Funktionsweise des Übertragers vorhanden sind, ausgehend von der Leiterplatte, insbesondere von dort aus von einer Leiterbahn oder einem Kontaktpunkt, der mit einer zugehörigen Leiterbahn verbunden ist, in Richtung der Kontaktpunkte an dem Träger, so dass sich die Wickeldrähte entsprechend den geometrischen Abmessungen des Trägers erstrecken. Die Verbindung der Kontaktpunkte auf dem Träger mit den zugehörigen Leiterbahnen (bzw. Kontaktpunkten auf der Leiterplatte) kann ebenfalls automatisiert mit einem entsprechenden Automaten (Bond-Automat) erfolgen. Damit entfallen auch hier manuelle Handarbeiten. Zur abschließenden automatisierten Herstellung des Übertragers ist es noch erforderlich, diesen mit dem Kern zu versehen, der ebenfalls automatisiert und in besonders bevorzugter Weise konzentrisch über den Kontaktträger geschoben und ebenfalls auf der Leiterplatte befestigt wird. Ebenso ist zur automatisierten Herstellung folgende Reihenfolge möglich: Zunächst wird der Kontaktträger gefertigt und bereitgestellt. Anschließend wird der Kern aufgebracht und schließlich die elektrische Kontaktierung (vorzugsweise mittels Bonden) vorgenommen. Zum Schutz dieser Anordnungen ist es noch denkbar, den über den Träger übergestülpten Kern nach dem Bonden noch zusätzlich eine Abdeckung (Schutzhaube) zu stülpen. Der spezielle Grundgedanke ist also, beispielsweise mit einer SMD-Bestückung einen mehrpoligen Kontakt- und Wicklungsträger auf die Leiterplatte zu setzen und diesen in einem Reflow-Verfahren auf der Leiterplatte mit den korrespondierenden Leiterbahnen bzw. Kontaktpunkten zu verlöten. Danach wird der beispielsweise als Rohrkern oder als Doppellochkern (wozu dann zwei Träger erforderlich sind) ausgebildete Kern aufgesetzt. Die gesamte Einheit wird mittels eines Bonders (Bond-Automat) zur geschlossenen Windungen des Übertragers vervollständigt.

[0008] Damit wird es in erfindungsgemäßer Weise möglich, einen Übertrager für ein Gerät der Hochfrequenztechnik herzustellen, dessen beteiligte Bauelemente einfach gestaltet sind und daher vorzugsweise preiswert in hohen Stückzahlen hergestellt werden können, wobei zusätzlich einen einfache und kostengünstige, weil automatisierte Montage möglich ist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass mit der gleichen Leiterplatte und dem gleichen Kontaktträger (sozusagen eine Standardausführung) bei der Produktion (Fertigungsband) verschiedene Übertragertypen (zum Beispiel durch Bondung mit unterschiedlichen Windungszahlen) realisierbar sind. Dadurch entfällt in besonders vorteilhafter Weise die Herstellung und Lagerhaltung von zahlreichen verschiedenen SMD-Übertragertypen.

[0009] Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben, aus denen sich entsprechende Vorteile ergeben.

[0010] Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Übertragers, auf das die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist, ist im Folgenden beschrieben und anhand der Figuren erläutert.

[0011] Es zeigen:

Figur 1:

einen Schnitt durch den Aufbau eines erfindungsgemäßen Übertragers ,

Figur 2:

eine dreidimensionale Ansicht des Aufbaus des erfindungsgemäßen Übertragers,

Figur 3:

Montageschritte für die Herstellung eines erfindüngsgemäßen Übertragers.

Figur 4:

Kern zur Aufnahme von mehr als einem Träger als Doppellochkern oder Mehrlochkern ausgebildet.

[0012] Figur 1 zeigt einen Schnitt durch den Aufbau eines erfindungsgemäßen Übertragers, wobei die Basis für den Aufbau eine Leiterplatte 1 eines hier nicht weiter dargestellten Gerätes der Hochfrequenztechnik ist. Bei einem solchen Gerät kann es sich beispielsweise um Verstärker, Antennendosen oder dergleichen handeln.

[0013] Die Leiterplatte 1 aus einem elektrisch nicht leitfähigem Material weist an ihrer Unterseite (bei Betrachtung der Figur 1) entsprechend der Funktion des Gerätes Leiterbahnen 2 auf. Ebenso trägt die Leiterplatte 1 weitere elektrische bzw. elektronische Bauteile, die für die Funktion des Gerätes erforderlich sind, hier jedoch zwecks besserer Darstellbarkeit weggelassen worden sind. Auf die den Leiterbahnen 2 abgewandte Seite wird automatisiert ein Träger 3 aus einem elektrisch nicht leitfähigen Material aufgesetzt, der vorzugsweise rund ist und eine für die Funktion erforderliche Höhe sowie ebenfalls einen für die Funktion erforderlichen Durchmesser aufweist. Konzentrisch um den Träger 3 herum ist ein Kern 4, insbesondere ein Ferritkern angeordnet, der ebenfalls mit der Leiterplatte 1 verbindbar ist. Diese Verbindung kann ebenfalls durch einen Klebevorgang erfolgen. Die Verbindungspunkte des Trägers 3 mit der Leiterplatte 1 sind als Klebepunkte 5 (insbesondere Reflow-Klebepunkte) ausgeführt. Auf der der Leiterplatte 1 abgewandten Seite weist der Träger 3 an seiner oberen Stirnseite mehrere Kontaktpunkte 6 auf, die mit jeweils einem Ende eines Wickeldrahtes 7 verbindbar (insbesondere verlötbar oder bondfähig) sind. Das andere Ende des Wickeldrahtes 7 wird automatisiert in Richtung der Leiterplatte 1 geführt und dort mit den zugehörigen Leiterbahnen 2 verbunden. In Figur 1 ist dargestellt, dass die Leiterplatte 1 auf ihrer Oberseite in Richtung des Trägers 3 Kontaktpunkte 8 aufweist, die zu den zugehörigen Leiterbahnen 2 durchkontaktiert sind. Durch die entsprechende Verbindung der Leiterbahnen 2 (bzw. der Kontaktpunkte 8) und der Kontaktpunkte 6 mittels der Wicklungsdrähte 7 kann der Übertrager automatisiert hergestellt werden.

[0014] Figur 2 zeigt eine dreidimensionale Ansicht des Aufbaus des erfindungsgemäßen Übertragers, wobei hier zwecks besserer Darstellbarkeit nur der Träger 3 dargestellt ist. Dieser Träger 3 befindet sich auf der Leiterplatte 1 und weist an seiner oberen Stirnseite mehrere Kontaktpunkte 6 auf. Diese Kontaktpunkte 6 auf der Stirnseite de Trägers 3 sind, wie auch die Kontaktpunkte 8 auf der Leiterplatte 1, als Beschichtung aus einem elektrisch leitfähigen Material ausgebildet. Damit können diese Kontaktpunkte 6, 8 auf einfache Art und Weise sowie schnell auf dem elektrisch nicht leitfähigen Material der Leiterplatte 1 bzw. des Trägers 3 aufgebracht werden und stehen dann für die spätere automatisierte Kontaktierung zur Verfügung. Weiterhin ist gemäß Figur 2 erkennbar, dass der Träger 3 entsprechend der Anzahl der Wickeldrähte 7 Nuten 9 zur Aufnahme für jeweils einen Wickeldraht 7 aufweist. Damit ist für den Herstellvorgang (Bestückung und Kontaktierung) für den jeweiligen Wickeldraht 7 eine Fixierung seiner Lage und Führung gegeben. Außerdem haben die Nuten 9 die Funktion, dass die dort liegenden Wickeldrähte 7 hinter der äußeren Oberfläche des Trägers 3 zu liegen kommen, damit sie keinen Kontakt zu dem über den Träger 3 übergestülpten Kern 4 erhalten, so dass eine elektrischer Kurzschluss vermieden wird. Außerdem reduziert sich durch die vertiefte Lage der Wickeldrähte 7 in den Nuten 9 eine unerwünschte Windungskapazität. Alternativ zu dem Einsatz von Wickeldrähten kann auch an eine metallische Beschichtung des Kontaktträgers 3 gedacht werden, wobei diese Beschichtung die Funktion des Wickeldrahtes übernimmt. Für den Fall, dass zwischen der äußeren Oberfläche des Kontaktträgers 3 und der inneren Oberfläche des Kerns 4 ein ausreichend großer Spalt vorhanden ist, können die Nuten 9 weggelassen und die Beschichtung direkt auf die äußere Oberfläche des Kontaktträgers 3 aufgebracht werden. Dabei muß der Spalt so dimensioniert sein, dass keine Berührung zwischen der Beschichtung und dem Kern 4 möglich ist. Das bedeutet, dass unter dem Begriff "Wickeldraht" in den Patentansprüchen auch eine elektrisch leitfähige Beschichtung zu verstehen ist.

[0015] Figur 3 zeigt die Montageschritte für die Herstellung des erfindungsgemäßen Übertragers. Im automatisierten Herstellschritt 1 wird der Träger 3 mit der Leiterplatte 1 verbunden, insbesondere die leitfähige Verbindung (5) hergestellt (vorzugsweise im Reflow-Verfahren). im Herstellschritt 2 wird der Kern 4 übergestülpt, während danach im Herstellschritt 3 die elektrische Verbindung der Kontaktpunkte 6 und 8 mittels der Wickeldrähte 7 erfolgen kann. Diese erfolgt mittels an sich bekannter Bestückungsautomaten, insbesondere mit Bond-Automaten. Im Herstellungsschritt 4 kann der fertige Übertrager noch mit einer Abdeckung 10 versehen werden, um den Übertrager vor äußeren Einflüssen zu schützen. Auch diese Abdeckung 10 kann gegebenenfalls mit der Oberfläche der Leiterplatte 1 verklebt oder auf sonstige Art und Weise (lösbar, wie zum Beispiel kraft- oder formschlüssig mittels einer Rast- oder Clipsverbindung, oder unlösbar) befestigt werden. Die in Figur 3 dargestellte Abdeckung 10 ist nur schematisch gezeigt. Der Innendurchmesser dieser Abdeckung 10 richtet sich nach dem Außendurchmesser des Kernes 4 und ggfs. der dort aufliegenden Wickeldrähte 7. Im Regelfall wird sich ein Spalt zwischen Abdeckung 10 (innen) und Kern 4 (außen) ergeben, der möglichst klein gehalten werden sollte. Die lichte innere Höhe der Abdeckung 10 richtet sich nach der Höhe des Kern 4 und des Kontaktträgers 3, ggfs. wieder unter Berücksichtigung der Wickeldrähte 7 und deren Befestigung (zum Beispiel Löt- oder Bonpunkt auf der Kontaktfläche). Auch hier sollte versucht werden, den Spalt zwischen der unteren inneren Oberfläche der Abdeckung 10 und der oberen äußeren Oberfläche des Kontaktträgers 3 zu minimieren, um eine möglichst kompakte und damit platzsparende Bauweise des Übertragres zu erzielen. Es kann auch noch daran gedacht werden, die Spalte mit einem elektrisch nicht leitfähigen Material auszugießen oder auszuspritzen.

[0016] Figur 4 zeigt schließlich, dass der Kern (4) zur Aufnahme von mehr als einem Träger (3) als Doppellochkern oder Mehrlochkern (mit zum Beispiel vier Löchern) ausgebildet ist.

Bezugszeichenliste

[0017] 

1. Leiterplatte

2. Leiterbahn

3. Träger

4. Kern

5. Klebepunkt

6. Kontaktpunkt (auf dem Träger)

7. Wickeldraht

8. Kontaktpunkt (auf der Leiterplatte)

9. Nut

10.Abdeckung

Ansprüche

1. Übertrager für ein Gerät der Hochfrequenztechnik mit einer Leiterplatte (1) sowie mit einem Kern (4), um den Wickeldraht (7) geführt ist, wobei Enden der Wickeldrähte (3) mit Leiterbahnen (2) auf der Leiterplatte (1) verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Leiterplatte (1) ein aus einem elektrisch nicht leitfähigen Material bestehender und Kontaktpunkte (6) aufweisender Träger (3) angeordnet ist, wobei der Träger (3) mit dem Kern (4) versehen wird und anschließend der zumindest eine Kontaktpunkt (6) mit einem Ende des Wickeldrahtes (7) mit der zugehörigen Leiterbahn (2) auf der Leiterplatte (1) elektrisch verbunden wird.

2. Übertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (1) Kontaktpunkte (8) aufweist, wobei die Kontaktpunkte (8) mit den zugehörigen Bereichen der Leiterbahnen (2) auf der Leiterplatte (1) elektrisch verbunden sind.

3. Übertrager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktpunkte (6) auf dem Träger (3) und/oder die Kontaktpunkte (8) auf der Leiterplatte (1) und/oder die Wickeldrähte (7) als eine elektrisch leitfähige Beschichtung ausgebildet sind.

4. Übertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (3) über zumindest einen Klebepunkt (5), insbesondere in Reflow-Technik ausgeführt, auf der Leiterplatte (1) befestigt ist.

5. Übertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (3) entsprechend der Anzahl der Wickeldrähte (7) Nuten (9) zur Aufnahme für jeweils einen Wickeldraht (7) aufweist.

6. Übertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (4) konzentrisch außerhalb um den Träger (3) herum angeordnet ist.

7. Übertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (4) zur Aufnahme von mehr als einem Träger (3) ausgebildet ist.

8. Übertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (3) mit dem Kern (4) von einer Abdeckung (10) umgeben ist.

Zeichnung