DE102006017267A1

DE102006017267A1 - Leiterplatte mit einem klebend gebondeten Metallabschnitt zum Ableiten von Wärme und zum Verteilen von Energie

Info

Publication number: DE102006017267A1
Application number: DE102006017267A
Authority: DE
Inventors: Brian Southgate Scigiel
Original assignee: Lear Corp
Current assignee: Lear Corp
Priority date: 2005-05-13
Filing date: 2006-04-12
Publication date: 2006-11-23
Also published as: GB2426386A; GB0609418D0; US20060256533A1

Abstract

Eine elektronische Vorrichtung umfasst eine oder mehrere aktive oder passive elektronische Komponenten, einen oder mehrere Metallabschnitte und eine Leiterplatte. Die eine oder die mehreren elektronischen Komponenten sind auf einer ersten Seite einer Leiterplatte montiert, während der eine oder die mehreren Metallabschnitte auf einer zweiten Seite der Leiterplatte montiert sind. Die elektronische Vorrichtung umfasst weiterhin eine Kleber, der wenigstens einen Teil des Metallabschnitts auf die zweite Seite der Leiterplatte bondet. Ein Verfahren zum Ausbilden der elektronischen Vorrichtung umfasst Schritte zum Ausbilden eines Metallabschnitts mit einer vorbestimmten Form und zum folgenden Kleben des Metallabschnitts auf eine Leiterplatte.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Leiterplatten mit Wärme ableitenden Komponenten.
Die Kraftfahrzeugbranche versucht ständig zusätzliche Funktionen vorzusehen und das Fahrzeuggewicht und die Kosten zu reduzieren. Weiterhin ist die Einbindung zusätzlicher Funktionen durch die Größe des verfügbaren Raums begrenzt, der für das Unterbringen von derartigen Funktionen und den assoziierten Komponenten verfügbar ist.

Es ist bekannt, dass die Komponenten in elektronischen Vorrichtungen Wärme erzeugen, die ausreichend abgeführt werden muss, um einen effizienten Betrieb zu gewährleisten. Es werden verschiedene Kühlmechanismen verwendet, um die Temperatur der elektrischen Komponenten in derartigen Vorrichtungen zu reduzieren. Beispiele für passive Kühlmechanismen sind etwa Wärmesenken. Bei einigen Aufbauten aus dem Stand der Technik werden Durchgänge verwendet, um Wärme von den Komponenten abzuführen. Diese Durchgänge aus dem Stand der Technik werden gewöhnlich durch offene Kanäle gebildet, die von einer auf der Leiterplatte montierten elektronischen Komponente zu der anderen Seite der Leiterplatte führen. Aktive Kühlmethoden mit Ventilatoren und Kühlleitungen sind kostspielig und kompliziert. Weiterhin erfordern diese aktiven Methoden einen beträchtlichen Raum, was bei einem Kraftfahrzeug problematisch ist.

Verteilerdosen sind ein Beispiel für eine elektronische Vorrichtung, die in Motorkraftfahrzeugen zu finden ist. Diese Vorrichtungen umfassen gewöhnlich eine oder mehrere Leiterplatten mit einer oder mehreren darauf montierten elektronischen Komponenten. Diese elektronischen Komponenten umfassen Schalter und Ansteuerelemente, die verwendet werden, um die in einem Fahrzeug untergebrachten elektronischen Vorrichtungen zu steuern. Dazu gehören zum Beispiel Schalter und Ansteuerelemente zum Steuern von Scheinwerfern, Scheibenwischern, Blinkern, Fensterhebern und Kombinationen aus derartigen Vorrichtungen. Verteilerdosen werden häufig in einem Insassenraum des Fahrzeugs montiert, wo der verfügbare Raum begrenzt ist. Der Wunsch, die elektrischen Funktionen in Fahrzeugen mit einem beschränkt verfügbaren Raum zu erweitern, stellt die derzeitigen Ansätze zum Abführen von Wärme in Kraftfahrzeug-Verteilerdosen vor Herausforderungen.

Dementsprechend besteht ein Bedarf für verbesserte elektronische Vorrichtungen, die eine reduzierte Größe aufweisen oder eine größere Anzahl von elektronischen Komponenten umfassen.

Die vorliegende Erfindung beseitigt eines oder mehrere Probleme aus dem Stand der Technik, wobei in einer Ausführungsform eine elektronische Vorrichtung mit verbesserten Wärmeübertragungseigenschaften vorgesehen wird. Die elektronische Vorrichtung dieser Ausführungsform umfasst eine oder mehrere aktive oder passive elektronische Komponenten, einen oder mehrere Metallabschnitte und eine Leiterplatte. Die eine oder die mehreren elektronischen Komponenten sind auf einer ersten Seite der Leiterplatte montiert, während der eine oder die mehreren Metallabschnitte auf einer zweiten Seite der Leiterplatte montiert sind. Die Ausführungsform umfasst weiterhin einen Kleber, der wenigstens einen Teil des Metallabschnitts an der zweiten Seite der Leiterplatte bondet. Vorzugsweise ist der Metallabschnitt ausgebildet, um gleichzeitig Wärme von einem elektrischen Signal durch die Leiterplatte zu übertragen. Die elektronische Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ist für die Integration in einer Verteilerdose nützlich und insbesondere für die Integration in eine Verteilerdose des Typs, der in einem Kraftfahrzeug verwendet wird.

In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Ausbilden der oben beschriebenen elektronischen Vorrichtung vorgesehen. Die elektronische Vorrichtung setzt sich aus einer Leiterplatte mit einem oder mehreren Durchgängen und einer oder mehreren darauf montierten elektronischen Komponenten zusammen. Das Verfahren der Ausführungsform umfasst das Ausbilden eines Metallabschnitts mit einer vorbestimmten Form, wobei der Metallabschnitt dann auf einer Leiterplatte befestigt wird. Vorzugsweise umfasst die elektronische Vorrichtung einen oder mehrere Durchgänge, die mit der einen oder den mehreren elektronischen Komponenten derart kommunizieren, dass der Metallabschnitt gleichzeitig Wärme von einem elektrischen Signal durch die Leiterplatte überträgt.

1 ist eine Draufsicht auf eine Ausführungsform der elektronischen Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung, wobei die elektronischen Komponenten auf einer Seite einer Leiterplatte montiert sind und die Metallabschnitte auf der gegenüberliegende Seite montiert sind.
2 eine Ansicht von unten auf die Ausführungsform der elektronischen Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung, wobei die elektronischen Komponenten auf einer Seite einer Leiterplatte montiert sind und die Metallabschnitte auf der gegenüberliegenden Seite montiert sind.
3 ist eine Querschnittansicht einer Ausführungsform der elektronischen Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung, wobei die elektronischen Komponenten auf einer Seite einer Leiterplatte montiert sind und die Metallabschnitt auf der gegenüberliegenden Seite montiert sind.
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Vorrichtung und des Verfahrens der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Unter „Durchgang" ist hier ein kleines Loch oder ein anders geformter Durchgang in einer Leiterplatte zu verstehen, der zwei Seiten oder zwei Schichten der Leiterplatte miteinander verbindet.
In 1–3 ist eine elektronische Vorrichtung der vorliegenden Erfindung schematisch gezeigt. Die elektronische Vorrichtung 10 umfasst eine Leiterplatte 12 und Metallabschnitte 14, 16, 18. Die Metallabschnitte 14, 16, 18 sind durch Kleber 20, 22, 24 auf die Leiterplatte 12 geklebt. In einer Variation der Erfindung sind die Kleber 20, 22, 24 jeweils Klebeschichten. Beispiele für geeignete Klebeschichten sind unter anderem die thermisch leitenden Klebebänder #8805, #8810, #8815 und #8820 von 3M. Die Leiterplatte umfasst gewöhnlich eine oder mehrere aktive oder passive elektronische Komponenten 30, 32, 34, 36. Beispiele für geeignete passive elektronische Komponenten sind unter anderem passive elektronische Komponenten, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die Widerstände, Kondensatoren, Induktoren, Umformer und Kombinationen derselben umfasst. Weitere Beispiele für die eine oder mehreren passiven elektronischen Komponenten sind Schalter, Ansteuerelemente und Kombinationen aus denselben. Diese letzte Gruppe besteht gewöhnlich aus aktiven Komponenten, wobei die vorliegende Erfindung jedoch auch in Verbindung mit passiven Schaltern und Ansteuerelementen verwendet werden kann. In vielen Anwendungen werden derartige Schalter und Ansteuerelemente verwendet, um eine Fahrzeugkomponente zu steuern. Beispiele für derartige Fahrzeugkomponenten sind unter anderem Scheinwerfer, Scheibenwischer, Blinker, Fensterheber und Kombinationen aus denselben. Die Temperatur der Komponenten 30, 32, 34 und 36 wird durch die Wärmeableitung zu den Metallabschnitts 14, 16, 18 auf einer ausreichend niedrigen Temperatur gehalten. In einer Variation der Erfindung wird die Wärmeleitung zu den Metallabschnitts 14, 16, 18 durch einen oder mehrere Durchgänge 40 unterstützt, die Wärme von den Komponenten 30, 32, 34 zu den Metallabschnitten 14, 16, 18 übertragen.
In einer anderen Variation der vorliegenden Erfindung sind die Metallabschnitte 16, 18 auch dafür ausgebildet, ein elektrisches Signal durch die Leiterplatte zu übertragen. Ein Beispiel für eine derartige Signalübertragung ist ein DC- oder AC-Leistungssignal, das elektrische Leistung zu wenigstens einer elektronischen Komponente 30, 32, 34, 36 zuführt. In dieser Variation umfassen die Metallabschnitte 16, 18 einen oder mehrere Metallvorsprünge 50, 52, 54, 56, die sich durch die Leiterplatte 12 und über die erste Seite der Leiterplatte hinaus erstrecken. In einer Verfeinerung dieser Variation weisen ein oder mehrere Metallvorsprünge 50, 52, 54, 56 die Form einer Klinge auf, die als männlicher Anschluss dienen kann. Optional sind ein oder mehrere der Metallvorsprünge 50, 52, 54, 56 in Nachbarschaft zu Abdeckblechen 60, 62 vorgesehen, die verwendet werden, um den Vorsprung zu schützen und/oder die Befestigung von Kabeln an den Vorsprüngen zu unterstützen. Gewöhnlich umfasst die elektronische Vorrichtung der Erfindung zusätzliche Kontaktklingen 70, 72, 74, 76 für die Befestigung an anderen Kabeln, die die elektronische Vorrichtung 10 kontaktieren. Die zusätzliche Verkabelung kann für andere Zwecke als das Führen von Steuer- oder Leistungssignalen verwendet werden.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist ein Verfahren zum Ausbilden der oben beschriebenen elektronischen Vorrichtung vorgesehen. Wie in 1-3 gezeigt, umfasst die elektronische Vorrichtung 10 eine Leiterplatte 12, in der ein oder mehrere Durchgänge 40 ausgebildet und auf der eine oder mehrere elektronische Komponenten 30, 32, 34, 36 montiert sind. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung umfasst das Ausbilden von Metallabschnitten 14, 16, 18 in einer vorbestimmten Form und das folgende Kleben des Metallabschnitts auf die Leiterplatte 12. Die Metallabschnitts 14, 16, 18 können durch ein beliebiges Metallherstellungsverfahren ausgebildet werden, wobei sich ein Stanzen als besonders nützlich herausgestellt hat. In einer Variation der oben beschriebenen Ausführungsform umfassen die Metallabschnitte 16, 18 einen oder mehrere Metallvorsprünge 50, 52, 54, 56, die sich durch die Leiterplatte 12 und über die erste Seite der Leiterplatte hinaus erstrecken. In einer Verfeinerung dieser Variation werden ein oder mehrere Metallvorsprünge 50, 52, 54, 56 in der Form einer Klinge vorgesehen, die als männlicher Anschluss dienen kann. Die Vorsprünge 50, 52, 54, 56 werden durch das Biegen der Enden der Metallabschnitte 16, 18 zu einer gewünschten Klingenform gebildet. Vorzugsweise umfasst die elektronische Vorrichtung 10 einen oder mehrere Durchgänge 40, die mit einer oder mehreren elektronischen Komponenten kommunizieren, sodass die Metallabschnitte 14, 16, 18 gleichzeitig Wärme von einem elektrischen Signal durch die Leiterplatte 12 übertragen.
Es wurden Ausführungsformen der Erfindung beschrieben und gezeigt, wobei zu beachten ist, dass die Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt ist. Vielmehr ist die Beschreibung beispielhaft und nicht einschränkend, wobei verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne dass deshalb der Erfindungsumfang verlassen wird.

Claims

Elektronische Vorrichtung, die umfasst: eine oder mehrere aktive oder passive elektronische Komponenten (30, 32, 34, 36), eine Leiterplatte (12) mit einer ersten Seite und einer zweiten Seite, wobei die eine oder die mehreren aktiven oder passiven elektronischen Komponenten (30, 32, 34, 36) auf der ersten Seite montiert sind, einen Metallabschnitt (14, 16, 18), und einen Kleber (20, 22, 24), der wenigstens einen Teil des Metallabschnitts (15, 18) auf die zweite Seite der Leiterplatte (12) bondet, wobei der Metallabschnitt (14, 16, 18) ausgebildet ist, um gleichzeitig Wärme von einem elektrischen Signal durch die Leiterplatte (12) zu übertragen.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der Wärme von der einen oder den mehreren aktiven oder passiven elektronischen Komponenten (30, 32, 34, 36) über einen oder mehrere Durchgänge (40) zu dem Metallabschnitt (14, 16, 18) übertragen wird.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Signal ein DC- oder AC- Leistungssignal ist, das elektrische Leistung zu wenigstens einer elektronischen Komponente (30, 32, 34, 36) zuführt.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallabschnitt (14, 16, 18) einen oder mehrere Metallvorsprünge (50, 52, 54, 56) umfasst, die sich durch die Leiterplatte (12) und über die erste Seite der Leiterplatte (12) hinaus erstrecken.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der eine oder die mehreren Vorsprünge (50, 52, 54, 56) jeweils als eine Klinge ausgebildet sind, die als männlicher Anschluss dienen kann.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die eine oder die mehreren aktiven oder passiven elektronischen Komponenten (30, 32, 34, 36) eine passive elektronische Komponente umfassen, die aus der Gruppe gewählt ist, die Widerstände, Kondensatoren, Induktoren, Umsetzer und Kombinationen aus denselben umfasst.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die eine oder die mehreren elektronischen Komponenten (30, 32, 34, 36) eine Komponente umfassen, die aus der Gruppe gewählt ist, die Schalter, Ansteuerelemente und Kombinationen aus denselben umfasst.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die eine oder die mehreren aktiven oder passiven elektronischen Komponenten (30, 32, 34, 36) verwendet werden, um eine Fahrzeugkomponente zu steuern, die aus der Gruppe gewählt ist, die Scheinwerfer, Scheibenwischer, Blinker, Motorheber und Kombinationen aus denselben umfasst.
Verteilerdose, die die elektronische Vorrichtung von Anspruch 1 umfasst.
Elektronische Vorrichtung, die umfasst: eine oder mehrere elektronische Komponenten (30, 32, 34, 36), eine Leiterplatte (12) mit einer ersten Seite und einer zweiten Seite, wobei die eine oder die mehreren aktiven oder passiven elektronischen Komponenten (30, 32, 34, 36) auf der ersten Seite montiert sind, einen oder mehrere Durchgänge (40), einen Metallabschnitt (14, 16, 18), der mit wenigstens einer der einen oder der mehreren elektronischen Komponenten (30, 32, 34, 36) über den einen oder die mehreren Durchgänge (40) kommuniziert, und einen Kleber (20, 22, 24), der wenigstens einen Teil des Metallabschnitts (14, 16, 18) an die zweite Seite der Leiterplatte (12) bondet, wobei der Metallabschnitt (20, 22, 24) ausgebildet ist, um Wärme von der Leiterplatte (12) zu übertragen.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallabschnitt (14, 16, 18) ein elektrisches Signal durch die Leiterplatte (12) überträgt.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Signal ein DC- oder AC-Leistungssignal ist, das elektrische Leistung zu wenigstens einer elektronischen Komponente (30, 32, 34, 36) zuführt.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallabschnitt (14, 16, 18) ein gestanzter Metallabschnitt ist.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallabschnitt (14, 16, 18) einen oder mehrere Metallvorsprünge (50, 52, 54, 56) umfasst, die sich durch die Leiterplatte (12) über die erste Seite der Leiterplatte (12) hinaus erstrecken.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der eine oder die mehreren Vorsprünge (50, 52, 54, 56) jeweils als eine Klinge ausgebildet sind, die als männlicher Anschluss dienen kann.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die eine oder die mehreren aktiven oder passiven elektronischen Komponenten (30, 32, 34, 36) eine passive elektronische Komponente umfassen, die aus der Gruppe gewählt ist, die Widerstände, Kondensatoren, Induktoren, Umsetzer und Kombinationen aus denselben umfasst.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die eine oder die mehreren aktiven oder passiven Komponenten (30, 32, 34, 36) eine Komponente umfassen, die aus der Gruppe gewählt ist, die Schalter, Ansteuerelemente und Kombinationen aus denselben umfasst.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die eine oder die mehreren aktiven oder passiven elektronischen Komponenten (30, 32, 34, 36) verwendet werden, um eine Fahrzeugkomponente zu steuern, die aus der Gruppe gewählt ist, die Scheinwerfer, Scheibenwischer, Blinker, Fensterheber und Kombinationen aus denselben umfasst.
Verfahren zum Ausbilden einer elektronischen Vorrichtung, die aus einer Leiterplatte mit einem oder mehreren Durchgängen und einer oder mehreren darauf montierten elektronischen Komponenten besteht, wobei das Verfahren umfasst: Ausbilden eines Metallabschnitts mit einer vorbestimmten Form, Kleben des Metallabschnitts auf eine Leiterplatte, wobei ein oder mehrere Durchgänge in Kommunikation mit einer oder mehreren elektronischen Komponenten steht, sodass der Metallabschnitt gleichzeitig Wärme von einem elektrischen Signal durch die Leiterplatte überträgt.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallabschnitt einen oder mehrere Metallvorsprünge umfasst, die sich durch die Leiterplatte und über die erste Seite der Leiterplatte hinaus erstrecken.