DE102004030443A1 - Steuergerät - Google Patents

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DE102004030443A1
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuergerät mit einem Steuergerätegehäuse, welches zumindest einen Gehäuseboden (1) und einen Gehäusedeckel (2) aufweist; einer Leiterplatte (7), welche auf einem Wärmeableitabschnitt (10) des Gehäusebodens (1) wärmeleitend angebracht ist; und mit mindestens einem Leistungsbauelement (4), welches mit einer unteren Wärmeableitfläche (50) auf der Leiterplatte (7) wärmeleitend montiert ist; wobei der Gehäusedeckel (2) des Steuergerätegehäuses über einen Wärmeableitabschnitt (20) mit einer oberen der Leiterplatte (7) abgewandten Wärmeableitfläche (51) des mindestens einen Leistungsbauelementes (4) wärmeleitend kontaktierbar ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuergerät, insbesondere ein SMD(Surface Mounted Device)-Leistungsbauelemente aufweisendes Steuergerät, wobei die SMD-Leistungsbauelemente Bestandteil einer elektrischen Schaltung darstellen und auf einer Leiterplatte über elektrische Leiter auf der Leiterplatte miteinander verbunden sind.
  • Obwohl auf beliebige Bauelemente anwendbar, werden die vorliegende Erfindung sowie die hier zugrunde liegende Problematik in Bezug auf ein Steuergerät näher erläutert, welches mindestens ein Standard-SMD(Surface Mounted Device)-Leistungsbauelement auf der Leiterplatte aufweist.
  • Bekannt sind Steuergeräte, welche aus einem mehrteiligen Gehäuse bestehen, in dessen Innenraum ein mit elektronischen SMD-Leistungsbauelementen bestückter Schaltungsträger angeordnet ist. Zur Abführung der Verlustwärme, die im Betrieb des Steuergerätes insbesondere von den Leistungsbauelementen erzeugt wird, werden separate Kühlkörper eingesetzt.
  • Steuergeräte werden heutzutage in einem breiten Anwendungsbereich verwendet, wobei immer größere Anforderungen an die Kompaktheit und die Leistungsfähigkeit dieser Steuergeräte gestellt werden. Als Flaschenhals der Steuergeräte erweist sich dabei die Kühlung der Leistungsbauelemente, da die durch diese Bauelemente erzeugte Verlustwärme, insbesondere bei Konzepten mit einem hohen Wirkungsgrad, auf kurzem und effektivem Weg abgeführt werden muss. Für eine Abführung der durch die Leistungsbauelemente erzeugten Verlustwärme existieren im Stand der Technik verschiedene Ansätze.
  • An diesem Ansatz hat sich jedoch die Tatsache als nachteilig herausgestellt, dass durch die Integration von separaten Kühlkörpern ein zusätzlicher Herstellungsschritt mit zusätzlichen Herstellungskosten auftritt. Zusätzlich vergrößern die zusätzlichen Kühlkörper nachteilig die Abmessungen des Steuergerätes.
  • Nach dem Stand der Technik sind ferner Steuergerätekonzepte bekannt, bei welchen die Verlustwärme der Leistungsbauelemente über den Gehäuseboden des Steuergerätes abgeführt werden. Ein derartiges Steuergerätekonzept ist in 1 in einer Querschnittsansicht dargestellt. Wie in 1 ersichtlich ist, besteht das Steuergerät beispielsweise aus einem Steuergeräteboden 1 und einem Steuergerätedeckel 2, zwischen welchen eine Steckerleiste 3 an einer Stirnseite des Steuergerätes angeordnet ist. Das SMD-Leistungsbauelement 4 ist über einen unteren Bauelement-Leadframe 5 und einer geeigneten Lötstelle 6 auf einer Leiterplatte 7 angebracht. Die Leiterplatte 7 ist mittels einer geeigneten Wärmeleitpaste 9 oder mittels eines Wärmeleitklebers 9 auf dem Steuergeräteboden 1 montiert. Ferner weist die Leiterplatte 7 für eine Abführung der Verlustwärme wärmeleitende Lotbrücken 8 auf.
  • Wie in 1 ferner ersichtlich ist, umfasst das Leistungsbauelement 4 einen elektrischen Anschlussstift 40, welcher ebenfalls mittels einer Lötstelle 6 elektrisch mit dünnen metallischen Verbindungsleitungen der Leiterplatte 7 verbunden ist. Die Steckerleiste 3 umfasst ebenfalls einen elektrischen Steckerstift 30, welcher in einer zugeordneten Aufnahmeöffnung der Leiterplatte 7 eingesetzt ist. Der elektrische Steckerstift 30 der Steckerleiste 3 ist mit dem elektrischen Anschlussstift 40 des Leistungsbauelements 4 über die metallischen Leiterbahnen auf der Leiterplatte 7 für eine Führung des elektrischen Stroms elektrisch verbunden.
  • An diesem Ansatz gemäß dem Stand der Technik hat sich jedoch die Tatsache als nachteilig herausgestellt, dass eine Wärmeableitung der durch das Leistungsbauelement 4 erzeugten Verlustwärme über die Komponentenkette „Leistungsbauelement 4 – Bauelement-Leadframe 5 – Lötstelle 6 – Leiterplatte 7 mit integrierten Lotbrücken 8 – Wärmeleitpaste 9 bzw. Wärmeleitkleber 9 – Steuergerätegehäuseboden 1" abgeführt wird. Diese Komponentenkette weist jedoch aufgrund der Vielzahl an Komponenten einen relativ hohen Wärmewiderstand auf, sodass lediglich eine insbesondere für SMD-Leistungsbauelemente nicht zufrieden stellende Wärmeableitungen gewährleistet ist. Dies kann zu unerwünschten Ausfällen des Steuergerätes führen.
  • Ferner hat sich an diesem Ansatz die Tatsache als nachteilig herausgestellt, dass hohe Ströme in dem Steuergerät zwischen der Steckerleiste 3 und dem Leistungsbauelement 4 über die dünnen Metallisierungsschichten der Leiterplatte 7 geführt werden. Dabei treten kritische Stromführungen von hohen Stromdichten über die Leiterplattenverdrahtung auf, welche ebenfalls zu erheblichen Schäden des Steuergerätes führen können.
  • 2 illustriert eine Querschnittsansicht eines weiteren Ansatzes gemäß dem Stand der Technik, bei welchem die Leistungsbauelemente 4 auf verschiedenen Seiten der Leiterplatte 7 derart montiert sind, dass die Abführung der Verlustwärme der Leistungsbauelemente 4 bei einem Teil der Leistungsbauelemente 4 über den Steuergerätegehäuseboden 1 und bei dem anderen Teil der Leistungsbauelemente 4 über den Steuergerätegehäusedeckel 2 erfolgt, wobei die Leistungsbauelemente 4 der beiden Teile auf sich gegenüberliegenden Seiten der Leiterplatte angeordnet sind. Ferner ist in 2 ersichtlich, dass alle Leistungsbauelemente 4 wiederum über einen zugeordneten elektrischen Anschlussstift 40 elektrisch mit Metallisierungsschichten der Leiterplatte 7 für eine elektrische Anbindung an elektrische Steckerstifte einer Steckerleiste (nicht dargestellt) verbunden sind.
  • An diesem Ansatz gemäß dem Stand der Technik hat sich jedoch die Tatsache als nachteilig herausgestellt, dass wiederum eine Abführung der Verlustwärme der Leistungsbauelemente 4 über die oben genannte Komponentenkette „Leistungsbauelement 4 – Bauelement-Leadframe 5 – Lötstelle 6 – Leiterplatte 7 mit integrierten Lotbrücken 8 – Wärmeleitpaste 9 bzw. Wärmeleitkleber 9 – Steuergerätegehäuseboden 1" erfolgt. Diese weist jedoch wiederum einen nicht zufriedenstellenden hohen Wärmewiderstand auf, sodass es bei einem Betrieb des Steuergerätes schnell zu Überhitzungen und Ausfällen des jeweiligen Steuergerätes kommen kann. Zusätzlich werden auch in diesem Fall die hohen Versorgungsströme von der Steckerleiste über die dünnen Metallisierungsschichten der Leiterplatte 7 zu dem elektrischen Anschlussstift 40 des jeweiligen Leistungsbauelementes 4 für eine Energieversorgung desselben geführt, was ebenfalls zu Beschädigungen und Ausfällen des Steuergerätes führen kann.
    •
  • Somit besteht allgemein die Aufgabe, ein Steuergerät zu schaffen, welches die oben genannten Nachteile beseitigt und insbesondere eine Abführung der durch die Leistungsbauelemente verursachten Verlustwärme auf kurzem und effektivem Weg gewährleistet, ohne dass kostspielige und arbeitsintensive Modifikationen an Standardsteuergeräten notwendig sind.
  • VORTEILE DER ERFINDUNG
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Steuergerät mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, dass das Steuergerät ein Steuergerätegehäuse, welches zumindest einen Gehäuseboden und einen Gehäusedeckel aufweist; eine Leiterplatte, welche auf einem Wärmeableitabschnitt des Gehäusebodens wärmeleitend angebracht ist; und mindestens ein Leistungsbauelement umfasst, welches mit einer unteren Wärmeableitfläche auf der Leiterplatte wärmeleitend montiert ist; wobei der Gehäusedeckel des Steuergerätegehäuses über einen Wärmeableitabschnitt mit einer oberen der Leiterplatte abgewandten Wärmeableitfläche des mindestens einen Leistungsbauelementes wärmeleitend kontaktiert ist.
  • Somit weist die vorliegende Erfindung gegenüber den bekannten Ansätzen gemäß dem Stand der Technik den Vorteil auf, dass die durch die Leistungsbauelemente erzeugte Verlustwärme über zwei nebeneinander existierende Entwärmungspfade bzw. Wärmeableitpfade sowohl über den Gehäusebo den als auch über den Gehäusedeckel des Steuergerätes abgeführt wird. Somit wird der Wärmewiderstand erheblich verringert und die Ableitung der Verlustwärme vorteilhaft derart vergrößert, dass durch die Verlustwärme bedingte Ausfälle des Steuergerätes erheblich verringert werden. Dadurch wird die Zuverlässigkeit des Steuergerätes erhöht.
  • Ferner sind keine zusätzlichen Kühlungsbauelemente notwendig, sodass eine optimale Wärmeableitung ohne eine Vergrößerung des Steuergerätes und ohne größere Modifikationen an Standardsteuergeräten möglich ist. Dadurch werden zuverlässige und kompakte Steuergeräte vorteilhaft geschaffen.
  • In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Patentanspruch 1 angegebenen Steuergerätes.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung sind die Wärmeableitabschnitte des Gehäusebodens und des Gehäusedeckels parallel zueinander ausgebildet. Dadurch werden zwei exakt gegenüber liegende Wärmeableitpfade gebildet, welche für eine optimale Ableitung der Verlustwärme sorgen.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist für eine bessere Wärmeableitung zwischen dem Wärmeableitabschnitt des Gehäusebodens und der Leiterplatte ein Wärmeleitkleber oder eine Wärmeleitpaste vorgesehen. Vorzugsweise ist ebenfalls zwischen dem Wärmeableitabschnitt des Gehäusedeckels und der der Leiterplatte abgewandten oberen Wärmeableitfläche des Leistungsbauelementes ein derartiger Wärmeleitkleber oder eine Wärmeleitplatte für eine verbesserte Wärmeableitung vorgesehen.
  • Nach einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die obere Wärmeableitfläche sowie die untere Wärmeableitfläche des Leistungsbauelementes jeweils als Leadframe ausgebildet. Bei einer direkten Verbindung des oberen Leadframes bzw. der oberen Wärmeableitfläche des Leistungsbauelementes mit dem Gehäusedeckel für einen möglichst geringen Wärmewiderstand und einer geringen Wärmeableitkette weisen der Gehäusedeckel und die obere Wärmeableitfläche bzw. der obere Leadframe des Leistungsbauelementes das gleiche Potential auf. Vorzugsweise wird der Gehäusedeckel und die obere Wärmeableitfläche bzw. der obere Leadframe des Leistungsbauelementes auf das Massepotential gelegt, sodass ein Potentialunterschied auf einfache Weise vermieden werden kann.
  • Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die obere Wärmeableitfläche des Leistungsbauelementes als in dem Leistungsbauelement integriertes, isolierendes Substrat ausgebildet. Ein derartiges Substrat kann beispielsweise als dreischichtiges DBC-Substrat ausgebildet sein. Mit einem derartigen DBC-Substrat wird eine optimale Heat-Spread-Wirkung für eine optimale Ableitung der erzeugten Verlustwärme geschaffen.
  • Das Steuergerätegehäuse weist vorzugsweise einen Steuergerätestecker mit mindestens einem elektrischen Anschlussstift für einen geeigneten Anschluss des Steuergerätes auf. Hochstromführende Anschlüsse des Leistungsbauelementes sind dabei vorzugsweise für eine direkte Verbindung mit den zugeordneten Anschlussstiften des Steuergerätegehäuses bei einem Lötmontageprozess ausgebildet. Beispielsweise weist jeder hochstromführende Anschluss des Leistungsbauelementes jeweils eine Einstecköffnung, beispielsweise eine Öse, für eine Steckaufnahme eines Einsteckabschnitts eines zugeordneten Anschlussstiftes der Steckerleiste auf. Die Öse muss dabei nicht zwangsläufig vollständig ausgebildet sein. Wesentlich ist, dass der hohe Strom über eine Lötbrücke zwischen Steckerstift und IC-Anschlussstift geführt wird. Somit ist es durch einen einfachen Montageprozess möglich, hohe Ströme in dem Steuergerät zwischen dem Steuergerätestecker und den Leistungsbauelementen direkt zu führen und eine aufgrund der dünnen Metallisierungsschichten von Standardleiterplatten kritische Stromführung von hohen Stromdichten über die Leiterplattenverdrahtung zu vermeiden. Folglich können Ausfälle des Steuergerätes und Beschädigungen des Steuergerätes vermieden bzw. erheblich reduziert werden.
    •
  • ZEICHNUNGEN
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In den Figuren zeigen:
  • 1 eine Querschnittsansicht eines Steuergerätes gemäß einem Ansatz nach dem Stand der Technik;
  • 2 eine Querschnittsansicht eines Steuergerätes gemäß einem weiteren Ansatz nach dem Stand der Technik;
  • 3 eine Querschnittsansicht eines Steuergerätes gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 4 eine Querschnittsansicht eines Steuergerätes gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 5 eine Draufsicht auf den Ausschnitt A in 4; und
  • 6 eine Querschnittsansicht eines Steuergerätes gemäß einem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
  • 3 illustriert eine Querschnittsansicht eines Steuergerätes gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Wie in 3 ersichtlich ist, weist das Steuergerät einen Steuergerätegehäuseboden 1 und einen Steuergerätegehäusedeckel 2 auf, zwischen welchen vorzugsweise an einer Stirnseite des Steuergerätes eine Steckerleiste 3 vorgesehen ist.
  • Ein Bauelement 4, beispielsweise ein SMD-Leistungsbauelement 4, ist als zweiseitig entwärmbares Bauelement ausgebildet und weist vorzugsweise einen unteren Leadframe 50 als untere Wärmeableitfläche und einen oberen Leadframe 51 als obere Wärmeableitfläche auf. Die untere Wärmeableitfläche 50 ist über eine geeignete Lötstelle 6 mit einer Leiterplatte 7 verbunden, wobei die Leiterplatte 7 für eine optimale Wärmeableitung wärmeableitende Lotbrücken 8 umfasst. Die Leiterplatte 7 bzw. das dem Gehäuseboden 1 zugewandte Ende der Lotbrücken 8 ist mittels eines geeigneten Wärmeleitkleber 9 bzw. einer geeigneten Wärmeleitpaste 9 auf einem zugeordneten unteren Wärmeableitabschnitt 10 des Gehäusebodens 1 angebracht. Dabei kann der Wärmeableitabschnitt 10, wie in 3 ersichtlich ist, beispielsweise in Richtung des Bauelementes 4 gebogen ausgebildet sein.
  • Eine elektrische Isolation zwischen dem Gehäuseboden 1 und der Leiterplatte 7 erfolgt durch die Wärmeleitpaste 9 bzw. durch den Wärmeleitkleber 9. Damit die Wärmeleitpaste 9 bzw. der Wärmeleitkleber 9 eine möglichst geringe Dicke aufweist, wird ein Presskontakt zwischen der Leiterplatte 7 und dem Gehäuseboden 1 gewährleistet. Für eine Gewährleistung der Absicherung der für eine elektrische Isolation notwendigen Mindestdicke der Wärmeleitpaste 9 bzw. des Wärmeleitklebers 9, weist die Leiterplatte 7 vorzugsweise mehrere Lothügel 90 auf, welche beispielsweise beim Lötvorgang der Leiterplatte erzeugt werden.
  • Das Leistungsbauelement 4 wird gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ebenfalls mit seinem oberen Leadframe 51 bzw. seiner oberen Wärmeableitfläche 51 über ebenfalls eine geeignete Wärmeleitpaste 9 bzw. einen geeigneten Wärmeleitkleber 9 mit einem zugeordneten oberen Wärmeableitabschnitt 20 des Steuergerätegehäusedeckels 2 thermisch verbunden. Damit kann ebenfalls eine Pressung über die Wärmeleitpaste 9 bzw. über eine Klebung über den Wärmeleitkleber 9 erfolgen. Bei dieser thermischen Verbindung muss auf eine elektrische Isolation zwischen dem elektrischen Bauteil 4 und dem oberen Wärmeableitabschnitt 20 des Gehäusedeckels 2 dann vorteilhaft nicht geachtet werden, falls eine elektrische Isolation aufgrund der elektrischen Potentiale im Bauelement nicht benötigt wird oder bereits im Bauelement 4 selbst enthalten ist. Somit können Maßnahmen zur Absicherung einer ausreichend elektrisch isolierenden Schichtdicke vorteilhaft entfallen. Vorzugsweise wird dafür die Ober- und Unterseite des Bauelementes 4 planparallel zueinander ausgebildet.
  • Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der obere Wärmeableitabschnitt 20 des Gehäusedeckels 2 ebenfalls vorteilhaft in Richtung des Leistungsbauelementes 4 abgekröpft bzw. geformt ausgebildet, um im übrigen Deckelbereich genügend Bauhöhe für andere Elemente auf der Leiterplatte zu schaffen.
  • Ferner sind die Wärmeabführpfade von dem Leistungsbauelement 4 zu dem unteren Wärmeableitabschnitt 10 des Gehäusebodens 1 und zu dem oberen Wärmeableitabschnitt 20 des Gehäusedeckels 2 ebenfalls planparallel zueinander ausgebildet.
  • Wie in 3 ferner ersichtlich ist, weist das Bauelement 4 einen elektrischen Anschlussstift 40 auf, welcher beispielsweise S-förmig ausgebildet ist und von einer Stirnseite des Bauelementes 4 in Richtung der Oberfläche der Leiterplatte 7 verläuft. Der elektrische Anschlussstift 40 des Bauelementes 4 wird wiederum über eine geeignete Lötstelle 6 für eine Anbindung an die Leitungsmetallisierungsschichten der Leiterplatte 7 angebracht. Die Leitungsmetallisierungen verlaufen auf der Leiterplatte 7 von der Anschlussstelle des elektrischen Anschlussstiftes 40 zu einem elektrischen Steckerstift 30 der Steckerleiste 3. Der elektrische Steckerstift 30 ist dabei mit einem abgewinkelten Abschnitt in einer zugeordneten Öffnung in der Leiterplatte 7 eingesetzt und mittels eines Lötvorgangs mit der Leiterplatte 7 bzw. den Leitungsmetallisierungen auf der Leiterplatte 7 für eine elektrische Verbindung mit dem Leistungsbauelement 4 über die Leitungsmetallisierungen und den Anschlussstift 40 verlötet.
  • 4 illustriert eine Querschnittsansicht eines Steuergerätes gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Wie in 4 ersichtlich ist, ist das Leistungsbauelement 4 beispielsweise als Transistorbauelement mit einem Transistorchip 52, einem über eine Source-Lötung 53 an der Unterseite des Transistorchips 52 angebrachten Source-Leadframe 54, einem an der Unterseite über eine Gate-Lötung 55 angebrachten Gate-Leadframe 56 und einem über eine Drain-Lötung 57 an der Oberseite des Transistorchips 52 angebrachten dreischichtigen DBC-Substrat 58 aufgebaut. Das dreischichtige DBC-Substrat besteht vorzugsweise aus einer Keramik, beispielsweise einer Aluminiumoxid-Keramik, welche auf beiden Seiten mit einer Kupferschicht beschichtet ist. Das Bauelement 4 ist ferner vorzugsweise mit einer passenden Moldmasse 59 in geeigneter Weise umspritzt.
  • Somit besteht ein Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel gemäß 3 darin, dass die obere Wärmeableitfläche 51 des Bauelementes 4 als integriertes und isolierendes Substrat 58, beispielsweise als dreischichtiges DBC-Substrat, ausgebildet ist. Somit sind in diesem Ausführungsbeispiel Leistungshalbleiter einsetzbar, welche sowohl zum Gehäuseboden 1 als auch zum Gehäusedeckel 2 elektrisch isoliert sein müssen, wobei eine Isolierung im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch das dreischichtige Substrat 58 ausgeführt wird. Zusätzlich ist zwischen dem Substrat 58 und dem Wärmeableitabschnitt 20 des Gehäusedeckels 2 wiederum ein geeigneter Wärmeleitkleber 9 bzw. eine geeignete Wärmeleitpaste 9 vorgesehen.
  • Wie ferner in 4 und unter Bezugnahme auf 5, welche eine Draufsicht auf den in 4 dargestellten Ausschnitt A darstellt, ersichtlich ist, weist das Steuergerät gemäß dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß 3 eine modifizierte Anschlussanordnung zwischen dem elektrischen Anschlussstift 40 des Bauelementes 4 und dem elektrischen Steckerstift 30 der Steckerleiste 3 auf.
  • Wie in den 4 und 5 illustriert ist, ist der elektrische Anschlussstift 40 des Bauelementes 4 vorzugsweise S-förmig in Richtung der Leiterplatte 7 abgewinkelt, wobei in dem auf der Leiterplatte 7 aufliegenden Endabschnitt des Anschlussstiftes 40 eine Einstecköffnung 41, beispielsweise eine Öse ausgebildet ist. Diese Einstecköffnung 41 fluchtet vorzugsweise mit einer konformen Einstecköffnung in der Leiterplatte 7 derart, dass ein abgewinkelter Steckerabschnitt des elektrischen Steckerstiftes 30 der Steckerleiste 3 durch die Einstecköffnung 41 und die zugeordnete Einstecköffnung in der Leiterplatte 7 für eine Verlötung mit denselben eingesetzt werden kann. Somit sind die hochstromführenden Leitungsanschlüsse 40 und 30 derart ausgebildet, dass sie bei einem Lötmontageprozess direkt miteinander verbunden werden können. Folglich kann vorteilhaft eine kritische Stromführung von hohen Stromdichten zwischen dem Leistungsbauelement 4 und der Steckerleiste 3 über die dünnen Leiterbahnmetallisierungen der Leiterplatte 7 vermieden werden. Dadurch können Beschädigungen des Steuergerätes verhindert und die Zuverlässigkeit des Steuergerätes erhöht werden.
  • 6 illustriert eine Querschnittsansicht eines Steuergerätes gemäß einem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Im Unterschied zum zweiten Ausführungsbeispiel gemäß den 4 und 5 kann auf das integrierte isolierende Substrat 58 für einen vereinfachten und kompakteren Aufbau des Steuergerätes dann vorteilhaft verzichtet werden, falls der Gehäusedeckel 2 bzw. der obere Wärmeableitabschnitt 20 das selbe Potential wie die Oberseite des Bauelementes 4, im vorliegenden Fall der Drain-Anschluss, aufweist. Vorzugsweise wird dieses Potential auf Masse gelegt.
  • Somit schafft die vorliegende Erfindung ein Steuergerät, welches eine verbesserte Wärmeableitung der Verlustleistung des Bauelementes schafft. Dabei müssen Standardsteuergeräte-Montagekonzepte lediglich geringfügig modifiziert werden. Durch die zweiseitigen Entwärmungspfade wird eine optimale Entwärmung des Leistungsbauelementes gewährleistet. Ferner können hohe Stromwerte in dem Steuergerät realisiert werden, wobei die zu führenden Ströme nicht durch geringe Dicken der Leiterbahnen auf der Leiterplatte begrenzt werden. Zusätzlich wird eine optimale Flächennutzung der Steuergeräte-Leiterplattenfläche durch eine dichte Packung der Leistungsbauelement und eine potentielle Bestückung eines neuen Leistungsgehäuses mit mehreren miteinander intern verdrahteten Leistungschips bzw. Leistungsbauelementen, beispielsweise H-Brücken-Verschaltung von vier Einzeltransistoren, oder dergleichen, geschaffen.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.
  • BEZUGSZEICHENLISTE
    Figure 00100001

Claims (10)

  1. Steuergerät mit: einem Steuergerätegehäuse, welches zumindest einen Gehäuseboden (1) und einen Gehäusedeckel (2) aufweist; einer Leiterplatte (7), welche auf einem Wärmeableitabschnitt (10) des Gehäusebodens (1) wärmeleitend angebracht ist; und mit mindestens einem Leistungsbauelement (4), welches mit einer unteren Wärmeableitfläche (50) auf der Leiterplatte (7) wärmeleitend montiert ist; wobei der Gehäusedeckel (2) des Steuergerätegehäuses über einen Wärmeableitabschnitt (20) mit einer oberen der Leiterplatte (7) abgewandten Wärmeableitfläche (51) des mindestens einen Leistungsbauelementes (4) wärmeleitend kontaktierbar ist.
  2. Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeableitabschnitte (10, 20) des Gehäusebodens (1) und des Gehäusedeckels (2) parallel zueinander ausgebildet sind.
  3. Steuergerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Wärmeableitabschnitt (10) des Gehäusebodens (1) und der Leiterplatte (7) ein Wärmeleitkleber (9) oder eine Wärmeleitpaste (9) vorgesehen ist.
  4. Steuergerät nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Wärmeableitabschnitt (20) des Gehäusedeckels (2) und der der Leiterplatte (7) abgewandten oberen Wärmeableitfläche (51) des mindestens einen Leistungsbauelementes (4) ein Wärmeleitkleber (9) oder eine Wärmeleitpaste (9) vorgesehen ist.
  5. Steuergerät nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Wärmeableitfläche (51) und die untere Wärmeableitfläche (50) des Leistungsbauelementes (4) jeweils als Leadframe ausgebildet sind.
  6. Steuergerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusedeckel (2) und die obere Wärmeableitfläche (51) des Leistungsbauelementes (4) das gleiche Potential, vorzugsweise ein Massepotential, aufweisen.
  7. Steuergerät nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Wärmeableitfläche (51) des Leistungsbauelementes (4) als in dem Leistungsbauelement (4) integriertes isolierendes Substrat (58), vorzugsweise als DBC-Substrat, ausgebildet ist.
  8. Steuergerät nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerätgehäuse eine Steckerleiste (3) mit mindestens einem elektrischen Steckerstift (30) für einen geeigneten Anschluss des Steuergerätes aufweist.
  9. Steuergerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass hochstromführende Anschlüsse des Leistungsbauelementes (4) für eine direkte Verbindung mit zugeordneten elektrischen Steckerstiften (30) der Steckerleiste (3) bei einem Lötmontageprozess ausgebildet sind.
  10. Steuergerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass jeder hochstromführende elektrische Anschlussstift (40) des Leistungsbauelementes (4) jeweils eine Einstecköffnung (41), beispielsweise eine Öse, für eine Steckaufnahme eines Einsteckabschnitts eines zugeordneten elektrischen Steckerstiftes (30) der Steckerleiste (3) aufweist.
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