DE102005063280A1 - Hermetisch dichtes Elektronik-Gehäuse sowie Trägerplatte - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung geht aus von einem hermetisch dichten Elektronik-Gehäuse (20) umfassend wenigstens eine Trägerplatte (10), einen Trägerplattenkörper (11) sowie einen die Trägerplatte (10) zumindest teilweise abdeckenden Gehäusedeckel (12), wobei mittels einer Leitungsdurchführung (13) ein Anschluss von auf der Trägerplatte (10) angeordneten elektronischen Bauteilen (14) von einem innerhalb des Gehäusedeckels (12) liegenden, hermetisch abgedichteten Innenraum (15) zu einem Außenraum (16) herstellbar ist, und wobei die Leitungsdurchführung (13) innerhalb des Trägerplattenkörpers (11) geführt ist und vom hermetisch abgedichteten Innenraum (15) zum Außenraum (16) reicht.
Es wird vorgeschlagen, dass die Leitungsdurchführung (13) durch ein Dichtmittel (17) von dem Trägerplattenkörper (11) beabstandet ist.
Die Erfindung betrifft ferner die Trägerplatte (10).

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einem hermetisch dichten Elektronik-Gehäuse sowie einer Trägerplatte nach den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.
  • Es ist bekannt, einzelne wärmeerzeugende elektronische Bauteile sowie Schaltungsträger, wie beispielsweise Hybridschaltungen, Leiterplatten oder Mikrohybride, zur besseren Wärmeableitung auf eine metallische Trägerplatte aufzubringen. Die elektrischen Anschlüsse der Bauteile werden nach dem Stand der Technik über Isolierdurchführungen von einer Bestückungsseite der Trägerplatte bis auf die gegenüberliegende Seite der Trägerplatte hindurchgeführt. Die Isolierdurchführungen sind dabei üblicherweise im Boden oder in Seitenwänden der Trägerplatte angeordnet und meist in Form von Glasdurchführungen ausgestaltet. Hierzu wird in jeweils eine Durchführungsbohrung der Trägerplatte ein vorgeformtes Sinterglasteil und in dieses wiederum ein Anschlussstift eingeschmolzen. Die Verbindung der Stifte mit der Trägerplatte erfolgt üblicherweise über Einlöten oder über Widerstandsschweißen in ein Stanzgitter. Die Anschlussstifte stehen auf beiden Seiten der Trägerplatte jeweils ein Stück von dieser ab. Der von der Bestückungsseite abstehende Teil der Anschlussstifte ist über Bonddrähte mit dem Bauteil oder der Hybridschaltung verbunden und wird üblicherweise in galvanischen oder stromlosen Verfahren mit Edelmetallen beschichtet, um eine gute Bondbarkeit der Drähte zu ermöglichen.
  • Zur hermetisch dichten Verkapselung des Bauteils bzw. der Hybridschaltung wird eine Abdeckkappe auf die Trägerplatte aufgesetzt und mit dieser verschweißt oder verlötet, so dass das Bauteil oder die Hybridschaltung im Raum zwischen Trägerplatte und Abdeckkappe gasdicht eingeschlossen ist.
  • Damit die Anschlussstifte nicht direkt in der metallischen Trägerplatte eingeglast werden, schlägt die deutsche Offenlegungsschrift DE 196 40 466 A1 vor, die Anschlussstifte in den Glasdurchführungen auf unabhängig von der Trägerplatte gefertigten Stiftleisten anzuordnen und die Stiftleisten in zugeordnete Ausnehmungen der Trägerplatte einzusetzen und darin zu befestigen. Somit können das Material und die geometrischen Eigenschaften der Stiftleisten optimal an den Einglasprozess der Stiftleisten angepasst werden, während das Material der Trägerplatte auf den thermischen Ausdehnungskoeffizienten des aufgebrachten Schaltungsträgers abgestimmt werden kann. Nachteilig bei dieser vorgeschlagenen Lösung ist, dass aufgrund der abstehenden Stifte keine flächige Montage des Moduls möglich ist, was für eine bessere Wärmeableitung wünschenswert wäre.
  • In der europäischen Offenlegungsschrift EP 0 547 807 A2 ist eine derartige flächige Montage möglich. In dieser Schrift wird als Trägerplatte ein keramisches Substrat vorgeschlagen, wobei eine Leitungsdurchführung in das Substrat eingesintert ist. Zwar wird dadurch ein günstiger elektrischer Anschluss zwischen einem innerhalb eines hermetisch abgedichteten Gehäuses angeordneten Kontaktpunkt und einem außerhalb liegenden Kontaktpunkt hergestellt. Das Herstellungsverfahren ist jedoch relativ aufwändig und kostenintensiv und kann mit metallischen oder Kunststoff-Gehäusen nicht durchgeführt werden.
    •
  • Vorteile der Erfindung
  • Ein erfindungsgemäßes hermetisch dichtes Elektronik-Gehäuse umfasst wenigstens eine Trägerplatte mit einem Trägerplattenkörper und einen die Trägerplatte zumindest teilweise abdeckenden Gehäusedeckel. Mittels einer Leitungsdurchführung ist ein Anschluss von auf der Trägerplatte angeordneten elektronischen Bauteilen von einem innerhalb des Gehäusedeckels liegenden, hermetisch abgedichteten Innenraum zu einem Außenraum herstellbar. Die Leitungsdurchführung ist innerhalb des Trägerplattenkörpers geführt und reicht vom hermetisch abgedichteten Innenraum zum Außenraum. Die Leitungsdurchführung ist durch ein Dichtmittel von dem Trägerplattenkörper beabstandet. Dadurch wird eine besonders günstige Leitungsdurchführung bei einer Trägerplatte bereitgestellt, wobei eine Fertigung der Trägerplatte aus anderen Materialien als aus Keramik möglich ist. Beispielsweise ist die erfindungsgemäße Lösung bei Trägerplatten aus Metall oder Kunststoff möglich, bei welchen keine Einsinterung der Leitungsdurchführungen durchgeführt werden kann. Das erfindungsgemäße Elektronik-Gehäuse kann somit einfach und kostengünstig hergestellt werden und eignet sich insbesondere für andere Substrate als aus Keramik. Das Dichtmittel stellt gleichzeitig die hermetische Abdichtung der Durchführung und gegebenenfalls eine elektrische Isolierung der Leitungsdurchführung dar.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Leitungsdurchführung in einer im Trägerplattenkörper ausgebildeten Ausnehmung angeordnet. Zum hermetischen Versiegeln der Leitungsdurchführungen in den Ausnehmungen ist das Dichtmittel bevorzugt wenigstens an einem innenraumseitigen Abschnitt der Leiterbahndurchführung angeordnet. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist das Dichtmittel auch in einem austrittsnahen Abschnitt der Leiterbahndurchführung zum Außenraum angeordnet. Dadurch wird eine besonders vorteilhafte Abdichtung erzielt, wobei gleichzeitig eine Zentrierung der Leitungsdurchführung erfolgt. Ist das Dichtmittel aus einer aufgeschmolzenen Glaspille gebildet, kann dabei der Aufschmelzvorgang vorteilhafterweise in einem einzigen Arbeitsprozess durchgeführt werden, beispielsweise mittels eines Hochtemperaturschritts, was sich günstig auf die Herstellungskosten auswirkt. Die Leitungsdurchführung wird günstigerweise durch das Dichtmittel innerhalb der Ausnehmung zentriert und gehalten.
  • Das Dichtmittel kann auch aus anderen geeigneten Materialien gefertigt sein, beispielsweise aus einem metallischen Lotmaterial, was bei einer Trägerplatte aus Kunststoff günstig sein kann. Insbesondere kann ein niedrig schmelzendes Lot verwendet werden.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Leitungsdurchführung U-förmig mit drei Schenkeln ausgebildet, wobei zwei der drei Schenkel bevorzugt jeweils durch eine Austrittsöffnung hindurchgeführt sind, wobei bevorzugt die Austrittsöffnungen jeweils an der gleichen Oberflächenseite des Trägerplattenkörpers angeordnet sind. Mit dieser Ausführungsform kann vorteilhafterweise das komplette Modul flächig und platzsparend auf der Trägerplatte montiert werden. Durch die flächige Montage kann das gesamte Herstellungsverfahren vereinfacht werden.
  • In einer alternativen Ausführungsform kann die Leitungsdurchführung L-förmig ausgebildet sein und zwei Schenkel aufweisen, wobei der erste Schenkel der Leitungsdurchführung auf der Oberflächenseite des Trägerplattenkörpers in den Innenraum ragt und ein zweiter Schenkel der Leitungsdurchführung auf einer senkrecht zur Oberflächenseite angeordneten Seitenfläche angeordnet ist. Auch bei dieser Ausführungsform ist eine günstige flächige Montage möglich.
  • Eine erfindungsgemäße Trägerplatte mit den kennzeichnenden Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs weist den gleichen montagetechnischen Vorteil auf. Die Trägerplatte kann auf Metall oder Kunststoff gefertigt sein und eignet sich insbesondere für ein hermetisch abgedichtetes Elektronik-Gehäuse, wobei die Trägerplatte in einem hermetisch abgedichteten Innenraum zwischen der Trägerplatte und einer Gehäuseabdeckung mit Bauteilen bestückt sein kann. Innerhalb der Trägerplatte kann eine in einer Ausnehmung angeordnete Leitungsdurchführung mit wenigstens zwei Schenkeln ausgebildet sein, wobei ein erster Schenkel in dem hermetisch abgedichteten Innenraum und ein zweiter Schenkel in einem Außenraum angeordnet sein kann. Die Ausnehmung ist bevorzugt wenigstens bereichsweise von einem Schweißrand überdeckt. Der Gehäusedeckel kann am Schweißrand angeschweißt werden, um einen gasdichten Innenraum bereitzustellen.
  • Denkbar ist auch, auf der Oberflächenseite eine Ausnehmung vorzusehen, in der die Elektronik einsetzbar ist, und die Leitungsdurchführung durch einen Rand um die Ausnehmung vorzusehen. In diesem Fall ist eine gerade Leitungsdurchführung ausgebildet, wobei der Rand auch als Schweißrand für den Deckel dienen kann.
  • Die Ausnehmung kann besonders bevorzugt U-förmig ausgebildet sein, wobei die Austrittsöffnungen günstigerweise in einer gleichen Oberflächenseite des Trägerplattenkörpers münden. In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform kann die Ausnehmung auch L-förmig ausgebildet sein, wobei eine Austrittsöffnung in der Oberflächenseite des Trägerplattenkörpers mündet, und die zweite Austrittsöffnung auf verschiedenen Oberflächenseiten, insbesondere an der ersten Oberflächenseite und an einer dazu senkrecht angeordneten Seitenfläche. Es sind auch bogenförmige Ausgestaltungen der Ausnehmung denkbar.
    •
  • Zeichnungen
  • Weitere Ausführungsformen, Aspekte und Vorteile der Erfindung ergeben sich auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in Ansprüchen, ohne Beschränkung der Allgemeinheit aus nachfolgend anhand von Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen der Erfindung.
  • Im Folgenden zeigen schematisch:
  • 1 eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Elektronik-Gehäuses mit einer U-förmigen Leitungsdurchführung; und
  • 2 eine alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Elektronik-Gehäuses mit einer L-förmigen Leitungsdurchführung.
  • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • In den 1 und 2 sind alternative Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Elektronik-Gehäuses 20 gezeigt, die in ihrem Grundaufbau übereinstimmen. Gleiche Elemente sind in den Figuren gleich bezeichnet.
  • Das hermetisch dichte Elektronik-Gehäuse 20 umfasst jeweils eine als Sockel ausgebildete Trägerplatte 10, einen Trägerplattenkörper 11 sowie einen die Trägerplatte 10 zumindest teilweise abdeckenden Gehäusedeckel 12. Mittels einer Leitungsdurchführung 13 wird ein elektrischer Anschluss von auf der Trägerplatte 10 angeordneten elektronischen Bauteilen 14 zu einem Außenraum 16 hergestellt. Die elektrische Verbindung zwischen den auf einem so genannten LTTC-Keramiksubstrat 31 aufgebrachten elektrischen Bauteilen 14 und der Leitungsdurchführung 13 im Innenraum 15 erfolgt über einen Bonddraht 30. LTTC steht dabei für "Low Temperature Cofired Ceramic", wobei der Kern dieser Technologie niedrig sinternde flexible Keramikfolien sind. Auch die elektrische Verbindung zu weiteren Modulen im Außenraum 16 erfolgt mittels Drahtbonden über einen Bonddraht 30'. Als weiteres Modul ist eine zweite LTTC 32 ausgebildet. Die innerhalb des Gehäusedeckels 12 angeordneten elektronischen Bauteile 14 liegen in einem hermetisch abgedichteten Innenraum 15, so dass hohe Anforderungen hinsichtlich der Dichtigkeit an die Leitungsdurchführung 13 nach außen gestellt sind. Insbesondere wird die Leitungsdurchführung 13 innerhalb des Trägerplattenkörpers 11 geführt und reicht vom hermetisch abgedichteten Innenraum 15 zum Außenraum 16. Erfindungsgemäß ist die Leitungsdurchführung 13 durch ein Dichtmittel 17 von dem Trägerplattenkörper 11 beabstandet. Die Leitungsdurchführung 13 ist jeweils in einer im Trägerplattenkörper 11 ausgebildeten Ausnehmung 18 geführt. Die Ausnehmung 18 mündet mit Austrittsöffnungen 28, 29 an einer Oberflächenseite 25 des Leiterplattenkörpers 11. Das Dichtmittel 17 ist aus einer geschmolzenen Glaspille gebildet und an einem innenraumseitigen Abschnitt 19 der Leiterbahndurchführung 13 sowie in einem austrittsnahen Abschnitt 21 der Leiterbahndurchführung 13 im Außenraum 16 angeordnet. Dabei ist das Dichtmittel 17 in einem oberflächennahen Bereich der Austrittsöffnungen 28, 29 angeordnet.
  • Gemäß der Ausführungsform nach 1 ist die Leitungsdurchführung 13 U-förmig ausgebildet und umfasst drei Schenkel 22, 23 und 24. Der erste und der zweite Schenkel 22, 23 der Leitungsdurchführung 13 ist auf einer gleichen Oberflächenseite 25 des Trägerplattenkörpers 11 angeordnet. Die Austrittsöffnungen 28, 29 liegen somit auf der gleichen Oberflächenseite 25. Die Ausnehmung 18 ist korrespondierend zu der Leitungsdurchführung 13 ausgebildet und ist wenigstens bereichsweise von einem Schweißrand 27 überdeckt. Der Schweißrand 27 liegt mittig in einem Bereich zwischen dem ersten und dem zweiten Schenkel 22, 23. Der Schweißrand 27 dient dazu, um die Trägerplatte 10 hermetisch dicht mit dem Gehäusedeckel 12 zu verschweißen.
  • Gemäß der Ausführungsform nach 2 ist die Leitungsdurchführung 13 L-förmig ausgebildet mit zwei Schenkeln 22, 23. Der erste Schenkel 22 der Leitungsdurchführung 13 ist auf der Oberflächensei te 25 des Trägerplattenkörpers 11 angeordnet, und der zweite Schenkel 23 der Leitungsdurchführung 13 auf einer senkrecht zur Oberflächenseite 25 angeordneten Seitenfläche 26. Entsprechend dazu liegt die erste Austrittsöffnung 28 auf der Oberflächenseite 25, und die zweite Austrittsöffnung 29 auf einer senkrecht zur Oberflächenseite 25 angeordneten Seitenfläche 26. Die Ausnehmung 18 weist eine mit der Leiterdurchführung 13 korrespondierende Form auf und ist wenigstens bereichsweise von einem Schweißrand 27 überdeckt. Mit Hilfe des Schweißrands 27 wird die Trägerplatte 10 hermetisch dicht mit dem Gehäusedeckel 12 verschweißt.
  • Bei beiden Ausführungsformen ist eine besonders vorteilhafte flächige Montage des Elektronik-Gehäuses möglich.

Claims (12)

  1. Hermetisch dichtes Elektronik-Gehäuse (20) umfassend wenigstens eine Trägerplatte (10), einen Trägerplattenkörper (11) sowie einen die Trägerplatte (10) zumindest teilweise abdeckenden Gehäusedeckel (12), wobei mittels einer Leitungsdurchführung (13) ein Anschluss von auf der Trägerplatte (10) angeordneten elektronischen Bauteilen (14) von einem innerhalb des Gehäusedeckels (12) liegenden, hermetisch abgedichteten Innenraum (15) zu einem Außenraum (16) herstellbar ist, und wobei die Leitungsdurchführung (13) innerhalb des Trägerplattenkörpers (11) geführt ist und vom hermetisch abgedichteten Innenraum (15) zum Außenraum (16) reicht, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungsdurchführung (13) durch ein Dichtmittel (17) von dem Trägerplattenkörper (11) beabstandet ist.
  2. Elektronik-Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungsdurchführung (13) in einer im Trägerplattenkörper (11) ausgebildeten Ausnehmung (18) angeordnet ist.
  3. Elektronik-Gehäuse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtmittel (17) wenigstens an einem innenraumseitigen Abschnitt (19) der Leiterbahndurchführung (13) angeordnet ist.
  4. Elektronik-Gehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtmittel (17) in einem austrittsnahen Abschnitt (21) der Leiterbahndurchführung (13) im Außenraum (16) angeordnet ist.
  5. Elektronik-Gehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtmittel (17) aus einer aufgeschmolzenen Glaspille gebildet ist.
  6. Elektronik-Gehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungsdurchführung (13) U-förmig mit wenigsten einem ersten und einem zweiten Schenkel (22, 23) ausgebildet ist, wobei der erste und der zweite Schenkel (22, 23) der Leitungsdurchführung (13) auf einer gleichen Oberflächenseite (25) des Trägerplattenkörpers (11) angeordnet ist.
  7. Elektronik-Gehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungsdurchführung (13) L-förmig mit wenigstens zwei Schenkeln (22, 23) ausgebildet ist, wobei der erste Schenkel (22) der Leitungsdurchführung (13) auf der Oberflächenseite (25) des Trägerplattenkörpers (11) und ein zweiter Schenkel (23) der Leitungsdurchführung (13) auf einer senkrecht zur Oberflächenseite (25) angeordneten Seitenfläche (26) angeordnet ist.
  8. Trägerplatte mit einem Trägerplattenkörper (11), wobei die Trägerplatte (10) zumindest teilweise von einem Gehäusedeckel (12) abgedeckt ist, und wobei mittels einer Leitungsdurchführung (13) ein Anschluss von auf der Trägerplatte (10) angeordneten elektronischen Bauteilen (14) von einem innerhalb des Gehäusedeckels (12) liegenden, hermetisch abgedichteten Innenraum (15) zu einem Außenraum (16) herstellbar ist, und wobei die Leitungsdurchführung (13) innerhalb der Trägerplatte (10) geführt ist und vom hermetisch abgedichteten Innenraum (15) zum Außenraum (16) reicht, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungsdurchführung (13) durch ein Dichtmittel (17) von dem Trägerplattenkörper (11) beabstandet ist.
  9. Trägerplatte nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungsdurchführung (13) in einer Ausnehmung (18) des Trägerplattenkörpers (11) angeordnet ist.
  10. Trägerplatte nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (18) wenigstens bereichsweise von einem Schweißrand (27) überdeckt ist.
  11. Trägerplatte nach Anspruch 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (18) U-förmig ausgebildet ist.
  12. Trägerplatte nach Anspruch 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (18) L-förmig ausgebildet ist.
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