CN107750477A - 用于电子电路的电路载体和制造这种电路载体的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于电子电路的电路载体，包括：至少一个印制导线(22)；以及由绝缘材料(17)构成的绝缘基体，在空出用于连接电子电路的至少一个电子组件(14)的至少一个第一区域(15)的情况下利用绝缘材料注塑包封至少一个印制导线(22)；以及冷却体(18)；其中，利用第一绝缘材料(17)注塑包封至少一个印制导线(22)，使得绝缘基体(16)还空出至少一个第二区域(34)，第二区域设置在印制导线(22)与冷却体(18)之间，其中电路载体还包括多个间隔保持件(28；36)，间隔保持件设计和设置用于设定在印制导线(22)与冷却体(18)之间的第二区域(34)的高度(h1)，其中电路载体还包括第二绝缘材料(24)，利用第二绝缘材料填充第二区域(34)。本发明还涉及用于制造电子电路的这种电路载体的方法。

Description

用于电子电路的电路载体和制造这种电路载体的方法
技术领域
本发明涉及一种用于电子电路的电路载体，包括：至少一个印制导线；第一绝缘材料，在制成绝缘基体且空出用于连接电子电路的至少一个电子组件的至少一个第一区域的情况下，利用第一绝缘材料对至少一个印制导线进行注塑包封；以及冷却体。本发明还涉及用于制造电子电路的电路载体的方法，方法包括如下步骤：通过除去不必要的材料由原材料产生至少一个印制导线，借助第一绝缘材料在构成绝缘基体的情况下对至少一个印制导线进行注塑包封，其中，注塑包封如下地进行，使得空出至少一个印制导线的、用于连接电子电路的至少一个电子组件的至少一个第一区域；以及提供冷却体。
背景技术
本发明所致力于的问题在于提供一种电路载体设计方案，其中在给定的结构空间之内将例如LED芯片、SMD组件、电气组件的电子组件热学上最优地联接到电绝缘的或无电势的冷却装置。
在下面的实施方案中，对于相同的和起相同作用的组件使用相同的附图标记。附图标记为了简明而仅被一次性地引入。
为了实现该目的，在现有技术中已知多种设计方案：关于这点，图1示出贯穿在应用电路板时的实例中的结构的横截面图。电路板例如能够为RF4电路板、金属芯电路板或A60改型灯的电路板。电路板材料10在此为基本载体，基本载体是电绝缘的并且在图1示出的实例中在基本载体两侧上安装有印制导线12a、12b。上方的印制导线12a用于承载电子组件14，例如已经在上文中提及的LED芯片、SMD组件和电气组件。下方的印制导线12b尤其用于将由电子组件14产生的热量导出到冷却体18。
印制导线12a、12b借助于沉积或刻蚀工艺安装到电路板材料10上。电路板材料10的表面为绝缘体。借助于绝缘材料17、尤其由塑料构成的绝缘材料将印制导线12a、12b注塑包封，以便一方面提供电绝缘并且另一方面防止在印制导线12b与冷却体18之间的连接部升温时由于不同的热膨胀系数而引起脱落。固化的绝缘材料17制成了基体16a、16b。
绝缘材料17的安装在工艺技术上是高耗费的，因为例如为了电绝缘必须在材料17中设置所谓的间隔件，即间隔保持件，该间隔件对于确保电绝缘是必需的。绝缘材料17的不同的涂层厚度引起导热中的不期望的波动。此外，对于导热起决定性的是：印制导线12a的长度相对于(经由绝缘层16b)与冷却体18的接触面的比例。因此为了确保良好的导热，使得印制导线12a、12b相对较长地垂直于绘图平面，这使得对于这种电路载体所需的结构空间以不期望的方式显得相对较大。
为了将组件14的输入到印制导线12a上的热量从该印制导线12a传输到印制导线12b上，设置有所谓的热过孔20(电镀通孔)，热过孔的制造是高耗费的，进而是昂贵的。
如果使用金属芯电路板作为电路板10，那么电路板为了从印制导线12a传递热量而被熔化或被熔焊到印制导线12b上，例如通过激光通焊。由于所需要的介电质特性或工艺处理能力，电路板材料10的材料选择受到限制，同样受到限制的有冷却体18的厚度。
总之，通过浅的过孔20和薄的印制导线12a、12b明显地限制了可从组件14导出的功率，印制导线的层厚度通常为大约35μm。此外，该设计方案受到绝缘层16a、16b的厚度波动的影响，其是昂贵的并且热学上受限的。
绝缘层16a、16b相对较厚、典型地以0.2至0.3mm的厚度制成，因为否则如果相对柔性的电路板10弯曲，那么可能局部地中断绝缘。特别地，绝缘层16b因此能够制成相对厚的，因为电路板10在加热时以相对于冷却体18不同的程度膨胀。绝缘层16b由于该不同的膨胀系数而被剪切。为了不使绝缘层16b由于该剪切而断裂，要设置最小厚度。不利的是：剪切角很大，因为电路板10的表面不是金属的，而冷却体18的表面是金属的。
图2示出一种设计方案，其中使用所谓的引线框架，即注塑包封的实心电路载体。术语“引线框架”尤其理解为用于机器地制造半导体芯片或其他电子部件的呈框架或梳形件形式的可焊接的金属的导线载体。各个触点、即所谓的引线还彼此连接，并且各个产品的框架同样彼此连接并且以卷起的形式供货。此外，引线框架还呈现利用引线框架制造的微芯片的形式，即具有伸出的接线的形式。
引线框架安装在绝缘载体上或壳体中。如果触点被机械地固定，如前述通过塑料基体16a、16b机械地固定，那么触点能够彼此分开。对引线框架进行冲压，但是也能够对其进行激光切割。
特别地，电路载体能够由带材或板材以切削的方式制造，例如通过水射流或激光切割，或者以非切削的方式来制造，例如通过冲压，并且通过利用绝缘材料17的注塑包封以制成基体16a、16b和将电触点机械地分开形成逻辑电路，逻辑电路经由电绝缘的基体16a、16b保持形状。通过肋条能够进一步提高强度。
在此，引线框架22a、22b是内在刚性的，即其是自承的。印制导线22a、22b例如像所提及的那样通过冲压工艺由金属板制造。在图2示出的电路设计方案中，印制导线22a、22b以相互垂直的角度伸展，这提供了以下优点：这种电路载体的宽度、即在绘图平面中从左向右的延展能够以高度为代价来降低，从而借此制成的电路载体的体积具有尽可能小的边长。
在制成基体16a、16b的情况下，导线框架利用绝缘材料17、尤其由塑料被注塑包封。在注塑包封之后，能够将导线电分离，导线例如通过在冲压工艺中制成的分离接片彼此连接。以绝缘材料17利用上模或下模进行注塑包封。
引线框架材料不仅用于印制导线22a、22b而且还用作为散热片。在此，例如将原材料的板条折叠，因为散热与表面积成比例。由此，这样制成的冷却体的所要求的结构空间能够保持得相对较小。因为经由这样制成的散热片进行的散热相对受限，所以需要附加地将热量从印制导线22a、22b穿过绝缘层16a、16b导出，因此绝缘层需要由良好导热的、因而昂贵的材料来制造。此外，在该设计方案中由于加工处理而存在明显的材料损失，即冲压出的、不需要的材料对成本方面产生不利影响。
在此，绝缘层16a、16b的厚度也在0.2至0.3mm之间。
发明内容
本发明的目的因此在于：如下地改进开始提出的电路载体，即实现改进的散热，从而相对于在现有技术中已知的设计方案能够进一步降低所需要的结构空间，或者在给定结构空间的情况下能够运行功率等级更高的电子组件。该目的还在于：提供用于制造相应的电路载体的方法。
目的通过具有权利要求1的特征的电路载体来实现，以及通过具有权利要求11的特征的方法来实现。
本发明基于如下认知：即通过一方面将设置在印制导线与冷却体之间的绝缘材料设置为极其薄的层且另一方面将该绝缘材料选择为具有非常良好的散热特性的方式，能够实现前述目的。为了精确地设定该绝缘层的厚度，根据本发明的电路载体包括相应地设计和布置的间隔保持件。此外，为在印制导线与冷却体之间的绝缘层选择与绝缘基体的材料不同的绝缘材料。
因此，在根据本发明的电路载体中，用第一绝缘材料如下地注塑包封至少一个印制导线，使得绝缘基体还空出至少一个第二区域，第二区域布置在冷却体与印制导线之间。根据本发明的电路载体还包括多个间隔保持件，间隔保持件设计和布置用于设定在冷却体与印制导线之间的第二区域的高度。在此，根据本发明的电路载体还包括与绝缘基体的第一绝缘材料不同的第二绝缘材料，第二区域由第二绝缘材料填充。
因此，在材料方面成本低廉的绝缘基体还用于提供印制导线的上侧的电绝缘和所需要的特性。绝缘基体的材料厚度，尤其在至少一个印制导线上的材料厚度，优选在0.2mm与0.4mm之间。然而，对于第二区域使用第二绝缘材料，例如导热膏或导热胶，其虽然昂贵但是具有相比于绝缘基体以数量级的程度更好的导热值。通过经由间隔保持件能够将第二区域的厚度设定为极其薄的，然而，一方面该层的热阻非常小，另一方面第二绝缘材料的消耗同样表现得极少。
此外，由于第二区域具有非常小的高度，得到非常良好的热分布以及非常短的导热路径。通过应用间隔保持件，能够非常精确地设定第二区域的厚度。因为印制导线和冷却体都优选是金属的，所以包围在相对置的侧面上的第二绝缘材料的材料的热膨胀系数非常相似，从而在一定程度上消除了由于剪切作用引起第二绝缘材料断裂的危险。在印制导线与冷却体之间的良好热传递使得印制导线能够设计得很短，即能够保持很小的所需要的面积，并且所产生的电路载体与来自现有技术已知的设计方案相比需要明显更少的结构空间。这还产生了价格方面的节约可行性。替代地，利用根据本发明的电路载体、由于较高的热功效能够运行与现有技术中的情况相比损耗功率明显更高的、即功率等级更高的电子组件。
因此，根据本发明的电路载体提供了通过间隔保持件引起的可靠的电绝缘、由于更优的热分布而提高的散热能力，其中热分布由此产生：更厚的、对于散热更有利的联接部位；更短的导热路径；更少的材料过渡部；更高的横截面；经由以大于现有技术的厚度匀质实现的且进而更易于处理的第二绝缘材料层到达热沉的面积更大的接触部，其中热沉尤其是冷却体，冷却体在优选的实施例中能够导电地、尤其由铝构成，然而也能够由其他的材料并且以不同的厚度构成，并且也能够电中性地构成。由于减少了部件和工艺而相对于现有技术产生明显的成本优势。
在根据本发明的电路载体的一个优选的实施方式中，至少一个印制导线设计为引线框架。借此，能够转用从引线框架领域中已知的全部优点。替代地，印制导线也能够以布线的方式来实施。
第一绝缘材料在最终状态下优选具有至少1018Pa·s的粘度，尤其至少1022Pa·s的粘度，以便为电路载体提供所需要的稳定性，其中最终状态在此为固化的状态。第二绝缘材料在最终状态下，即在制成电路载体之后，优选地具有最大1016Pa·s的粘度，尤其是最大1014Pa·s的粘度。如针对本领域技术人员显而易见的是：所使用的材料的粘度在电路载体的使用寿命期间发生改变。就本发明而言，“最终状态”在此表示在制成电路载体与在给定的运行条件下的使用寿命末端之间的时间段。
例如考虑热塑性塑料类型的塑料作为第一绝缘材料，而例如将导热膏和/或导热胶、例如相变材料和/或填充的环氧树脂考虑作为第二绝缘材料。第一绝缘材料尤其能够如下地选择，即其具有对于印制导线22的较小的附着力，尤其比第二绝缘材料更小的附着力。用于绝缘基体的第一绝缘材料尤其在技术方面能够实施成相对于第二绝缘材料更厚的。此外，如下地选择第一绝缘材料，使得其通过形状配合和/或通过力配合包围电路载体。
在另一个实施例中，间隔保持件设计为颗粒，颗粒分布在第二绝缘材料中。第二区域的高度优选在20μm与200μm之间，因此，所提及的颗粒具有相应的大小。
优选地，印制导线能够具有穿口，其中，在印制导线的朝向冷却体的一侧上的、用绝缘基体的材料对穿口进行过多注射时产生的凸出部为间隔保持件。因此，能够以成本尤其低廉的方式设定第二区域的高度，因为能够弃用用于设定第二区域的高度的颗粒。
一个特别优选的改进方案的特征在于：电路载体还包括由用于绝缘基体的和/或至少一个印制导线的材料制成的固定辅助件，尤其是用于电路载体的安装辅助件和对准辅助件，尤其是定位凸起、定心开口、卡钩、间距保持件、配线基准标记、加固肋片、测量传感器和/或测量点。
在一个优选的实施例中，在印制导线与冷却体之间的电压差为19V。这限定了第二区域的最小高度。
只要可用，参考根据本发明的电路载体所介绍的优选的实施方式和其优点相应地就适于用于制造电子电路的电路载体的根据本发明的方法。
在该方法中，首先，通过除去不必要的材料由原材料产生至少一个印制导线。随后，在制成绝缘基体的情况下借助第一绝缘材料对至少一个印制导线进行注塑包封，其中，该注塑包封如下地进行，使得空出至少一个印制导线的用于连接电子电路的至少一个电子组件的至少一个第一区域。此外还提供冷却体。根据本发明，注塑包封的步骤如下地进行，使得绝缘基体还空出至少一个第二区域，第二区域布置在印制导线与冷却体之间。该方法还包括如下步骤：在使用间隔保持件的情况下用第二绝缘材料填充第二区域，间隔保持件用于设定在印制导线与冷却体之间的第二区域的高度。
第二绝缘材料的特征能够在于其对冷却体18和/或印制导线22的较大的附着力，尤其在于比第一绝缘材料更大的附着力。
冷却体也能够通过汽车底盘来形成。
优选地，由原材料生产至少一个印制导线的步骤以切削的方式、尤其通过水射流或激光，或以非切削的方式、尤其通过冲压来进行。
本发明还涉及一种具有根据本发明的电路载体的光源，尤其是用于车辆照明装置的、优选为车辆前照灯的光源。
从从属权利要求中得出其他优选的实施方式。
附图说明
现在，在下文中参考所附的附图详细描述本发明的实施例。其示出：
图1示出贯穿在利用电路板情况下的在现有技术中公开的电路载体设计的横截面的示意图；
图2贯穿在利用引线框架的在现有技术中公开的电路载体设计的横截面的示意图；
图3示出贯穿根据本发明的电路载体的第一实施例的横截面的示意图；和
图4示出贯穿根据本发明的电路载体的第二实施例的横截面的示意图。
具体实施方式
图3示出根据本发明的电路载体的第一实施例的示意图。电路载体具有印制导线22，印制导线尤其设计为引线框架。在印制导线22中设置有穿口和/或间隙30，穿口和/或间隙在用第一绝缘材料17对印制导线进行注塑包封以用于制成绝缘基体16时同样被注塑包封，并且在此尤其也在印制导线22的应与冷却体18耦联的一侧上制成凸出部28。该凸出部28也能够延伸到印制导线22下方，以便确保更好的形状配合和/或力配合。因此，在用第一绝缘材料17进行注塑包封时，空出了区域15和在印制导线22的下侧32处的区域34，区域15设置用于安装电子组件14。这通过相应地设计注塑模具来实现。
通过沿着印制导线22、即在垂直于绘图平面的方向上设置相应的穿口和/或间隙30，产生多个这种起间隔保持件作用的凸出部28。
如果现在将冷却体18安置到多个凸出部28上，那么得到具有高度h1的区域34，该高度在20μm与200μm之间。相反，基体材料17的高度h2在0.2mm与0.4mm之间。随后，用第二绝缘材料24填充区域34，第二绝缘材料尤其能够为导热膏或导热胶。
替代地，在套装冷却体之前，第二绝缘材料24尤其能够通过喷涂和随后的剥除被引入到凸出部28之间。(已经固化的凸出部限定了由第二绝缘材料24构成的绝缘层的剩余高度，其中，随后套装冷却体18)。
用于制成基体16的第一绝缘材料17在最终状态下优选地具有至少1018Pa·s、尤其至少1022Pa·s的粘度，以便为电路载体提供所需要的稳定性，其中最终状态在此为固化的状态。第二绝缘材料24在最终状态下、即在制成电路载体之后，优选具有最大为1016Pa·s的粘度、尤其最大为1014Pa·s的粘度。
在图3的视图中，仅示出了电子组件14的到印制导线的相应的电触点的一部分。由于镜面对称性而未绘出输出点。
在图4示出的实施例中，代替通过对穿口和/或间隙30进行注塑包封所形成的凸出部28，在第二绝缘材料24中设置有颗粒36，颗粒的直径限定了由第二绝缘材料24制成的绝缘层的高度h1。这种颗粒36尤其是由六方氮化硼包覆的银球制成。
在优选的实施方式中，第二绝缘材料24的固化比第一绝缘材料17缓慢得多。

Claims (13)

1.一种用于电子电路的电路载体，所述电路载体包括：
-至少一个印制导线(22)；
-第一绝缘材料(17)，在构成绝缘基体(16)且空出用于连接所述电子电路的至少一个电子组件(14)的至少一个第一区域(15)的情况下，利用所述第一绝缘材料注塑包封至少一个所述印制导线(22)；以及
-冷却体(18)；
其特征在于，
利用所述第一绝缘材料(17)注塑包封至少一个所述印制导线(22)，使得所述绝缘基体(16)还空出至少一个第二区域(34)，所述第二区域布置在所述印制导线(22)与所述冷却体(18)之间，
其中，所述电路载体还包括多个间隔保持件(28；36)，所述间隔保持件设计和布置用于设定在所述印制导线(22)与所述冷却体(18)之间的所述第二区域(34)的高度(h1)，
其中，所述电路载体还包括第二绝缘材料(24)，利用所述第二绝缘材料填充所述第二区域(34)。
2.根据权利要求1所述的电路载体，其特征在于，至少一个所述印制导线(22)设计为引线框架。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的电路载体，其特征在于，在最终状态下的所述第一绝缘材料(17)具有比在最终状态下的所述第二绝缘材料(24)更高的粘度，其中，所述第一绝缘材料(17)在最终状态下优选地具有至少1018Pa·s、尤其至少1022Pa·s的粘度，其中，所述第二绝缘材料(24)在最终状态下优选地具有最大为1016Pa·s、尤其最大为1014Pa·s的粘度。
4.根据权利要求1至2中任一项所述的电路载体，其特征在于，所述第一绝缘材料(17)与所述第二绝缘材料(24)不同，或者所述第一绝缘材料(17)与所述第二绝缘材料(24)相同。
5.根据权利要求3或4中任一项所述的电路载体，其特征在于，所述间隔保持件设计为颗粒(36)，所述颗粒分布在所述第二绝缘材料(24)中。
6.根据前述权利要求中任一项所述的电路载体，其特征在于，所述第二区域(34)的高度(h1)为20μm至200μm。
7.根据前述权利要求中任一项所述的电路载体，其特征在于，所述印制导线(22)具有穿口(30)，其中，在所述印制导线(22)的朝向所述冷却体(18)的一侧上的、在用所述绝缘基体的材料对所述穿口(30)进行过多注射时产生的凸出部(28)为所述间隔保持件。
8.根据前述权利要求中任一项所述的电路载体，其特征在于，所述电路载体还包括用于所述电路载体的固定辅助件，所述固定辅助件由所述第一绝缘材料(17)和/或至少一个所述印制导线(22)的材料制成，所述固定辅助件尤其是安装和对准辅助件、尤其是定位凸起、定心开口、卡钩、间距保持件、配线基准标记、加固肋片、测量传感器和/或测量点。
9.根据前述权利要求中任一项所述的电路载体，其特征在于，所述冷却体(18)是导电的。
10.根据前述权利要求中任一项所述的电路载体，其特征在于，所述绝缘基体的材料厚度(h2)、尤其是在至少一个所述印制导线(22)上的材料厚度在0.2mm与0.4mm之间。
11.一种用于制造电子电路的电路载体的方法，所述方法包括如下步骤：
a)通过除去不必要的材料由原材料产生至少一个印制导线(22)；
b)在制成绝缘基体(16)的情况下，借助第一绝缘材料(17)对至少一个所述印制导线(22)进行注塑包封，其中，注塑包封使得空出至少一个所述印制导线(22)的、用于连接所述电子电路的至少一个电子组件(14)的至少一个第一区域(15)；以及
c)提供冷却体(18)；
其特征在于，
步骤b)使得所述绝缘基体(16)还空出至少一个第二区域(34)，所述第二区域布置在所述印制导线(22)与所述冷却体(18)之间；
其中，所述方法还包括如下步骤：
d)在使用间隔保持件(28；36)的情况下，用第二绝缘材料(24)填充所述第二区域(34)，所述间隔保持件用于设定在所述印制导线(22)与所述冷却体(18)之间的所述第二区域(34)的高度(h1)。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在步骤a)中以切削的方式、尤其通过水射流或激光、或以非切削的方式、尤其通过冲压产生所述印制导线(22)。
13.一种光源，尤其车辆前照灯，所述光源具有根据权利要求1至10中任一项所述的电路载体。
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