DE102009060123B4 - Electrical circuit comprising at least one printed circuit board and a number of provided with Bauteilekontaktierungen electrical components - Google Patents

Electrical circuit comprising at least one printed circuit board and a number of provided with Bauteilekontaktierungen electrical components Download PDF

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Abstract

Elektrische Schaltung mit mindestens einer Leiterplatte (20, 20') und einer Anzahl von mit Bauelementekontaktierungen (28, 28', 28", 28"a) versehener elektrischer Bauelemente (22, 30, 34, 36, 36a, 38, 40) mit zumindest einem zu kühlenden elektrischen Bauelement (34, 36, 36a, 38, 40), wobei die Leiterplatte (20, 20') mit einer Leiterplattenoberseite (58) und einer Leiterplattenunterseite (64) versehen ist und einen Kontaktierungsbereich (24) und zumindest einen Kühlungsbereich (32, 32', 32'a, 32") aufweist, wobei der Kontaktierungsbereich (24) eine Anzahl von Leiterplattenkontaktierungen (26, 26', 26,", 26"', 26"'a) aufweist, mit denen die Bauelementekontaktierungen (28, 28', 28", 28"a) elektrisch leitend verbunden sind, wobei der Kühlungsbereich (32, 32', 32'a, 32") dem in dem Kontaktierungsbereich (24) angeordneten zu kühlenden elektrischen Bauelement (34, 36, 36a, 38, 40) zugeordnet ist, und wobei der Kühlungsbereich (32, 32', 32'a, 32") dazu ausgebildet ist, Wärme abzuführen, die an dem beim Betrieb der elektrischen Schaltung von einem elektrischen Strom durchflossenen elektrischen Bauelement (34, 36, 36a, 38, 40) entsteht, wobei der Kühlungsbereich (32, 32', 32'a, 32") zumindest ein Kühlungsloch (42, 42', 42", 102) aufweist, wobei das Kühlungsloch (42, 42', 42", 102) so ausgebildet ist, dass zum Abführen der Wärme ein den Kühlungsbereich (32, 32', 32'a, 32") umgebendes Fluid das Kühlungsloch (42, 42', 42", 102) von der Leiterplattenunterseite (64) zur Leiterplattenoberseite (58) durchströmen kann, dadurch gekennzeichnet, dass im Kühlungsbereich (32, 32', 32") auf der Leiterplattenoberseite (58) und/oder auf der Leiterplattenunterseite (64) eine Anzahl von Kühlungsleiterplatten (76, 78) angebracht sind, wobei die Kühlungsleiterplatten (76, 78) jeweils zumindest ein Zusatzkühlungsloch (80, 88) aufweisen, das in Form und Lage dem Kühlungsloch (42, 42', 42") der Leiterplatte (20) entspricht.

Figure DE102009060123B4_0000
Electrical circuit comprising at least one printed circuit board (20, 20 ') and a number of electrical components (22, 30, 34, 36, 36a, 38, 40) provided with component contacts (28, 28', 28 ", 28" a) at least one electrical component to be cooled (34, 36, 36a, 38, 40), wherein the printed circuit board (20, 20 ') with a printed circuit board upper side (58) and a printed circuit board underside (64) is provided and a contacting region (24) and at least one Cooling region (32, 32 ', 32'a, 32 "), wherein the contacting region (24) comprises a number of PCB contacts (26, 26', 26,", 26 "', 26"' a), with which the Device contacts (28, 28 ', 28 ", 28" a) are electrically conductively connected, wherein the cooling region (32, 32', 32'a, 32 ") in the contacting region (24) arranged to be cooled electrical component (34, 36, 36a, 38, 40), and wherein the cooling area (32, 32 ', 32'a, 32 ") is adapted to dissipate heat, which arises at the electrical component (34, 36, 36a, 38, 40) through which an electric current flows during operation of the electrical circuit, wherein the cooling region (32, 32 ', 32'a, 32 ") has at least one cooling hole (42, 42 ', 42 ", 102), wherein the cooling hole (42, 42', 42", 102) is formed so that for dissipating the heat surrounding the cooling region (32, 32 ', 32'a, 32 ") Fluid the cooling hole (42, 42 ', 42 ", 102) from the circuit board bottom side (64) to the circuit board upper side (58) can flow through, characterized in that in the cooling region (32, 32', 32") on the circuit board top side (58) and a number of cooling circuit boards (76, 78) are mounted on the underside of the circuit board (64), the cooling circuit boards (76, 78) each having at least one additional cooling hole (80, 88) shaped and positioned in the cooling hole (42, 42) ', 42 ") corresponds to the printed circuit board (20).
Figure DE102009060123B4_0000

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Schaltung mit mindestens einer Leiterplatte und einer Anzahl von mit Bauelementekontaktierungen versehener elektrischer Bauelemente mit zumindest einem zu kühlenden elektrischen Bauelement, wobei die Leiterplatte mit einer Leiterplattenoberseite und einer Leiterplattenunterseite versehen ist und einen Kontaktierungsbereich und zumindest einen Kühlungsbereich aufweist, wobei der Kontaktierungsbereich eine Anzahl von Leiterplattenkontaktierungen aufweist, mit denen die Bauelementekontaktierungen elektrisch leitend verbunden sind, wobei der Kühlungsbereich dem in dem Kontaktierungsbereich angeordneten zu kühlenden elektrischen Bauelement, insbesondere einem Leistungshalbleiter zugeordnet ist, und wobei der Kühlungsbereich dazu ausgebildet ist, Wärme abzuführen, die an dem beim Betrieb der elektrischen Schaltung von einem elektrischen Strom durchflossenen elektrischen Bauelement entsteht, wobei der Kühlungsbereich zumindest ein Kühlungsloch aufweist, wobei das Kühlungsloch so ausgebildet ist, dass zum Abführen der Wärme ein den Kühlungsbereich umgebendes Fluid das Kühlungsloch von der Leiterplattenunterseite zur Leiterplattenoberseite durchströmen kann.The present invention relates to an electrical circuit having at least one printed circuit board and a number of electrical components provided with component contacts with at least one electrical component to be cooled, wherein the printed circuit board is provided with a printed circuit board top side and a printed circuit board underside and has a contacting region and at least one cooling region Contacting portion having a number of PCB contacts, with which the component contacts are electrically connected, wherein the cooling region is assigned to the arranged in the contacting area to be cooled electrical component, in particular a power semiconductor, and wherein the cooling area is adapted to dissipate heat, which at the Operation of the electrical circuit is formed by an electrical current flowing through electrical component, wherein the cooling area at least one K hlungsloch, said cooling hole is formed so as to dissipate the heat, a cooling of the area surrounding fluid can flow through the cooling hole of the printed circuit board lower side to the circuit board top.

Eine solche elektrische Schaltung ist aus DE 93 00 864 U1 bekannt.Such an electrical circuit is off DE 93 00 864 U1 known.

Gattungsgemäße elektrische Schaltungen werden eingesetzt, wenn beim Betrieb einer elektrischen Schaltung solch ein elektrischer Strom durch ein in der Schaltung verbautes elektrisches Bauelement fließen wird, der in diesem Bauelement zu einer solch hohen Verlustleistung und einer daraus resultierenden starken Erwärmung dieses Bauelementes führt, bei der ohne Kühlung des Bauelementes seine Funktion beeinträchtigt oder es gar zerstört werden würde. Dadurch, dass die in der elektrischen Schaltung verbaute Leiterplatte einen dem sich stark erwärmenden elektrischen Bauelement zugeordneten Kühlungsbereich aufweist, kann die an diesem Bauelement entstehende Wärme abgeleitet werden. Folglich kann eine Überhitzung des elektrischen Bauelementes und somit eine Beeinträchtigung seiner Funktion oder gar seine Beschädigung vermieden werden.Generic electrical circuits are used when in the operation of an electrical circuit such an electric current will flow through an electrical component installed in the circuit, which leads in this component to such a high power loss and resulting strong heating of this component, in which without cooling the component would impair its function or it would even be destroyed. Due to the fact that the circuit board installed in the electrical circuit has a cooling area assigned to the strongly heating electrical component, the heat arising on this component can be dissipated. Consequently, overheating of the electrical component and thus impairment of its function or even its damage can be avoided.

Zum Einsatz kommen solche elektrische Schaltungen beispielsweise bei der Ansteuerung elektrischer Motoren. Hierbei kann es sich beispielsweise um als Frequenzumrichter oder als Wechselrichter ausgebildete elektrische Schaltungen handeln. Diese Schaltungen werden beispielsweise zur Ansteuerung von Asynchronmotoren eingesetzt. Mit einem Frequenzumrichter wird eine erste Wechselspannung, die eine erste Frequenz aufweist, in eine zweite Wechselspannung umgewandelt. Die zweite Wechselspannung weist eine von der ersten Frequenz verschiedene und für den Betrieb des Motors benötigte zweite Frequenz auf. Mit einem Wechselrichter wird eine Gleichspannung in eine Wechselspannung umgewandelt, wobei die Wechselspannung eine für den Betrieb des Motors benötigte Frequenz aufweist.Such electrical circuits are used, for example, in the control of electric motors. This may be, for example, designed as a frequency converter or as an inverter electrical circuits. These circuits are used for example for controlling asynchronous motors. With a frequency converter, a first AC voltage having a first frequency is converted into a second AC voltage. The second AC voltage has a second frequency different from the first frequency and needed for the operation of the motor. With an inverter, a DC voltage is converted into an AC voltage, wherein the AC voltage has a frequency required for the operation of the motor.

Zur Erzeugung der Wechselspannung werden bei diesen Schaltungen vorzugsweise Leistungshalbleiter eingesetzt. Beim Betrieb der elektrischen Motoren fließen durch deren Motorwicklungen teilweise sehr große elektrische Ströme. Diese Ströme führen zu einer großen Verlustleistung in den Halbleitern, wodurch sich diese stark erwärmen. Um eine Überhitzung der Leistungshalbleiter und somit die vorstehend genannten Folgen zu vermeiden, werden die Leistungshalbleiter gekühlt.To generate the alternating voltage, power semiconductors are preferably used in these circuits. During operation of the electric motors flow through the motor windings sometimes very large electrical currents. These currents lead to a large power loss in the semiconductors, which causes them to heat up considerably. In order to avoid overheating of the power semiconductors and thus the above-mentioned consequences, the power semiconductors are cooled.

In der Regel sind industriell gefertigte elektrische Schaltungen als gedruckte Schaltungen ausgeführt. Dies gilt auch für elektrische Schaltungen, die für die Ansteuerung elektrischer Motoren eingesetzt werden. Gedruckte Schaltungen können unter Verwendung unterschiedlicher Montagetechniken gefertigt werden. Bei der sogenannten Durchsteckmontage (Through-Hole Technology, THT) weisen die verwendeten elektrischen Bauelemente Drahtanschlüsse auf. Diese Drahtanschlüsse werden bei der Montage der elektrischen Bauelemente durch in der Leiterplatte vorhandene Kontaktlöcher gesteckt und anschließend durch entsprechende Lötprozesse mit den Kontaktlöchern verbunden. Bei der sogenannten Oberflächenmontage (Surface-Mounted Technology, SMT) werden elektrische Bauelemente verwendet, die anstelle von Drahtanschlüssen lötfähige Anschlussflächen aufweisen, die direkt auf entsprechende Kontaktflächen der Leiterplatte gelötet werden.As a rule, industrially manufactured electrical circuits are designed as printed circuits. This also applies to electrical circuits that are used for the control of electric motors. Printed circuits can be manufactured using different mounting techniques. In so-called through-hole mounting (through-hole technology, THT), the electrical components used have wire connections. These wire connections are inserted in the assembly of the electrical components by existing contact holes in the circuit board and then connected by appropriate soldering processes with the contact holes. In the so-called surface-mounted technology (SMT), electrical components are used which, instead of wire connections, have solderable connection surfaces which are soldered directly to corresponding contact surfaces of the printed circuit board.

Bei gedruckten Schaltungen gestaltet sich die Kühlung elektrischer Bauelemente schwierig. Dies gilt insbesondere für Leistungshalbleiter. Dabei ist bei gedruckten Schaltungen, die in der Oberflächenmontagtechnik gefertigt sind, der Aufwand für die Kühlung von Leistungshalbleitern prinzipbedingt größer, als bei gedruckten Schaltungen, die in der Durchsteckmontagetechnik gefertigt sind.In printed circuits, the cooling of electrical components is difficult. This applies in particular to power semiconductors. In this case, in printed circuits, which are manufactured in the surface mounting technology, the cost for the cooling of power semiconductors inherently greater than in printed circuits, which are manufactured in the through-hole mounting technology.

Unabhängig von der Montagetechnik, die für die Fertigung der elektrischen Schaltung eingesetzt wird, ist die Kühlung von Leistungshalbleitern aus folgenden Gründen aufwändig. Zum einen sind bei der Fertigung der elektrischen Schaltung neben den eigentlichen Montagearbeitsschritten auch zusätzliche Montagearbeitsschritte erforderlich. Die eigentlichen Montagesarbeitschritte umfassen dabei Arbeitsschritte für das Herrichten der Leiterplatte und Arbeitsschritte für das Montieren der elektrischen Bauelemente auf der Leiterplatte. Bei den Arbeitsschritten für das Herrichten der Leiterplatte handelt es sich beispielsweise um Fräs- und/oder Bohrvorgänge, mit denen beispielsweise Leiterplattenkontaktierungen erzeugt werden. Bei den Arbeitsschritten für das Montieren der elektrischen Bauelemente handelt es sich beispielsweise um das Verbinden von Bauelementekontaktierungen mit Leiterplattenkontaktierungen und das ggf. erforderliche Fixieren elektrischer Bauelemente auf der Leiterplatte. Die zusätzlichen Montagearbeitsschritte sind dagegen erforderlich, um an einem zu kühlenden elektrischen Bauelement einen ausreichenden thermischen Übergang von diesem Bauelement zu einer für dessen Kühlung eingesetzten Kühlungskomponente zu erzielen. Hierbei handelt es sich beispielsweise um das Anbringen einer Kühlungskomponente an dem zu kühlenden elektrischen Bauelement. Die zusätzlichen Montagearbeitsschritte erfordern meist sehr komplexe Bewegungsabläufe bei den für die Fertigung elektrischer Schaltungen eingesetzten Bestückungsautomaten. Insgesamt führen diese zusätzlichen Montagearbeitsschritte zu einer Erhöhung der Fertigungskosten für gedruckte Schaltungen. Zum anderen verursachen die Kühlungskomponenten selbst nicht unerhebliche zusätzliche Materialkosten, was ebenfalls zu einer Erhöhung der Kosten für eine elektrische Schaltung führt. Bei den Kühlungskomponenten kann es sich beispielsweise um Kühlkörper oder um Heatpipes handeln, die an dem zu kühlenden elektrischen Bauelement angebracht werden.Regardless of the assembly technique used to fabricate the electrical circuit, cooling of power semiconductors is cumbersome for the following reasons. On the one hand, additional assembly work steps are required in the manufacture of the electrical circuit in addition to the actual assembly work steps. The actual assembly work steps include working steps for the preparation of the circuit board and steps for mounting the electrical components on the circuit board. Both Work steps for the preparation of the printed circuit board are, for example, milling and / or drilling operations, with which, for example printed circuit board contacts are generated. The steps for mounting the electrical components are, for example, the connection of component contacts with PCB contacts and the possibly required fixing of electrical components on the circuit board. On the other hand, the additional assembly work steps are necessary in order to achieve a sufficient thermal transition from this component to a cooling component used for its cooling on an electrical component to be cooled. This is, for example, the attachment of a cooling component to the electrical component to be cooled. The additional assembly work steps usually require very complex movements in the assembly machines used for the production of electrical circuits. Overall, these additional assembly operations increase the manufacturing cost of printed circuits. On the other hand, the cooling components themselves cause not inconsiderable additional material costs, which also leads to an increase in the cost of an electrical circuit. The cooling components can be, for example, heatsinks or heatpipes that are attached to the electrical component to be cooled.

US 5,339,519 schlägt eine Methode zur Befestigung einer Wärmesenke an einer Platine vor. Die Platine weist mehrere Kupferlagen auf, die parallel zueinander verlaufen. Orthogonal zu dem Verlauf der Kupferlagen sind Durchbrüche vorgesehen, in welchen ein Verbindungsmittel angeordnet ist, welches die Kupferlagen thermisch miteinander verbindet. Eine erste der Kupferlagen ist thermisch mit einem zu kühlenden elektrischen Bauteil verbunden. Eine andere der Lagen ist thermisch mit der Wärmesenke über eine elektrische Isolation verbunden. Zur mechanischen Befestigung der Wärmesenke mit der Platine weist die Platine einen Durchbruch außerhalb der Kupferschichten auf. Eine Klemmplatte wird mittels einer Schraube, die sich durch den Durchbruch erstreckt, mit der Wärmesenke verbunden. US 5,339,519 proposes a method of attaching a heat sink to a circuit board. The board has a plurality of copper layers which are parallel to each other. Holes are provided orthogonally to the course of the copper layers, in which a connecting means is arranged, which connects the copper layers thermally with each other. A first of the copper layers is thermally connected to an electrical component to be cooled. Another of the layers is thermally connected to the heat sink via electrical insulation. For mechanical attachment of the heat sink with the board, the board has a breakthrough outside the copper layers. A clamping plate is connected to the heat sink by means of a screw which extends through the aperture.

DE 93 00 864 U1 beschreibt ein Isolierteil, das aus Kunststoff gefertigt sein kann und mindestens eine metallisierte, als Kühlfläche wirkende Außenfläche aufweist. Zudem weist das Isolierteil Leiterbahnen auf, die mit einem elektronischen Bauelement verbunden werden können. Die Außenfläche des Isolierteils weist mindestens eine Ausnehmung auf, wodurch Kühlrippen gebildet werden. Das elektronische Bauelement ist thermisch leitend mit der Außenfläche verbunden. Es ist zudem vorgesehen, dass einzelne Kühlrippen Durchbrüche aufweisen, die thermisch leitendes Material beinhalten. DE 93 00 864 U1 describes an insulating part, which may be made of plastic and having at least one metallized, acting as a cooling surface outer surface. In addition, the insulating part on conductor tracks, which can be connected to an electronic component. The outer surface of the insulating part has at least one recess, whereby cooling fins are formed. The electronic component is thermally conductively connected to the outer surface. It is also contemplated that individual cooling fins have openings containing thermally conductive material.

US 5,929,375 A beschreibt eine Platine, die aus einem im Wesentlichen nicht leitfähigen Substrat besteht und mindestens eine erste und zweite starre Platte aufweist. Die Platten sind maschenartig ausgebildet und im Wesentlichen von dem Substrat umgeben. Ein Teil der Platten erstreckt sich aus dem Substrat heraus und bildet Kontaktvorrichtungen. Es sind Durchbrüche durch das Substrat zu den Platten vorgesehen, in denen ein leitfähiges Material angeordnet ist. Die Durchbrüche können unterhalb eines elektrischen Bauteils angeordnet sein. US 5,929,375 A describes a circuit board which consists of a substantially non-conductive substrate and has at least one first and second rigid plate. The plates are mesh-like and substantially surrounded by the substrate. A part of the plates extends out of the substrate and forms contact devices. Breakthroughs are provided through the substrate to the plates in which a conductive material is disposed. The openings can be arranged below an electrical component.

DE 195 40 814 A1 beschreibt eine Platine, die aus einer Wärmeleitplatte und einer Leiterplatte zusammengesetzt ist. Auf der Platine sind durch Oberflächenmontage Bauteile befestigt. Eine Verbindung der Wärmeleitplatte und der Leiterplatte ist in einem Bereich der Bauteile unterbrochen. Zusätzlich weist die Leiterplatte Schlitze auf, welche die Bauteile rahmenartig umschließen. Die Schlitze sind zur Wegführung einer Leiterbahn unterbrochen. DE 195 40 814 A1 describes a board, which is composed of a heat conducting plate and a printed circuit board. Surface mounted components are attached to the board. A compound of the heat conducting plate and the printed circuit board is interrupted in a region of the components. In addition, the circuit board has slots which surround the components like a frame. The slots are interrupted to lead away a conductor track.

US 6,212,076 B1 beschreibt eine gedruckte Leiterplatte, die langlochförmige Durchbrüche aufweist. Die Durchbrüche sind in einem Bereich der Leiterplatte angeordnet, der eine wärmeleitende Schicht besitzt. Die Durchbrüche dienen dazu, dass Wärmesenken daran befestigt werden können. US 6,212,076 B1 describes a printed circuit board having slot-shaped apertures. The openings are arranged in a region of the printed circuit board which has a heat-conducting layer. The breakthroughs serve to heat sinks can be attached to it.

DE 10 2005 063 281 A1 beschreibt eine elektrische Schaltung, bei der elektrische Bauelemente auf einer Leiterplatte montiert sind. Die Leiterplatte weist einen Kühlungsbereich auf, in dem zumindest ein Bauelementekörper angeordnet ist. Unterhalb des Bauelementekörpers sind Kontaktöffnungen angeordnet. Diese Kontaktöffnungen sind entweder als Durchgangsbohrungen oder als Sacklöcher ausgebildet. Bei den als Durchgangsbohrungen ausgeführten Kontaktöffnungen ist jeweils ein Ende durch das zu kühlende elektrische Bauelement verschlossen. Somit kann beim Betrieb der elektrischen Schaltung, wenn also ein Strom durch das elektrische Bauelement fließt und sich dieses erwärmt, die Wärme von diesem Bauelement nicht durch ein durch die Kontaktöffnung durchströmendes Fluid abgeführt werden. Stattdessen wird über diese Kontaktöffnungen die an dem elektrischen Bauelement entstehende Wärme in Innenlagen der Leiterplatte eingeleitet. Über diese Innenlagen wiederum wird die Wärme an den Rand der Leiterplatte abgeführt. Vom Rand wird die Wärme in ein die Leiterplatte umgebendes Gehäuse abgeleitet. Hierzu ist ein Klemmrand vorgesehen, in den der Rand der Leiterplatte bei der Montage einzuführen ist. Der Klemmrand weist dabei von der Oberseite und der Unterseite der Leiterplatte der Wärmestrahlung dienende abstehende freie Schenkel auf. Zur Optimierung der Wärmeeinleitung in das Gehäuse kann in dem Bereich des Leiterplattenrandes, der in den Klemmrand eingeführt wird, eine Kontaktöffnung vorgesehen sein. Auch diese Kontaktöffnung kann entweder als Durchgangsbohrung oder als Sackloch ausgestaltet sein. Im Fall einer Durchgangsbohrung sind im montierten Zustand der Leiterplatte beide Enden durch den Klemmrand verschlossen. Somit kann auch hier beim Betrieb der elektrischen Schaltung die Wärme nicht durch ein durch die Kontaktöffnung durchströmendes Fluid abgeführt werden. DE 10 2005 063 281 A1 describes an electrical circuit in which electrical components are mounted on a printed circuit board. The printed circuit board has a cooling region, in which at least one component body is arranged. Below the component body contact openings are arranged. These contact openings are formed either as through holes or as blind holes. When executed as through holes contact openings one end is closed by the electrical component to be cooled. Thus, during operation of the electrical circuit, that is, when a current flows through the electrical component and heats it, the heat from this device can not be dissipated by a fluid flowing through the contact opening. Instead, the resulting heat to the electrical component in the inner layers of the circuit board is initiated via these contact openings. In turn, the heat is dissipated to the edge of the circuit board via these inner layers. From the edge, the heat is dissipated in a housing surrounding the circuit board. For this purpose, a clamping edge is provided, in which the edge of the circuit board is to be inserted during assembly. The clamping edge has in this case from the top and the bottom of the circuit board of the heat radiation serving upstanding free leg. In order to optimize the introduction of heat into the housing, a contact opening may be provided in the region of the circuit board edge which is inserted into the clamping edge. These too Contact opening can be designed either as a through hole or as a blind hole. In the case of a through hole both ends are closed by the clamping edge in the assembled state of the circuit board. Thus, even here, during operation of the electrical circuit, the heat can not be dissipated by a fluid flowing through the contact opening.

Nachteilig an dieser elektrischen Schaltung ist der zusätzlich erforderliche Montagearbeitsschritt, der für das Einführen der Leiterplatte in den Klemmrand erforderlich ist, um die Wärmeableitung von der Leiterplatte in das Gehäuse und somit die Kühlung des elektrischen Bauelements zu ermöglichen. Hinzu kommt, dass ein speziell hergerichtetes Gehäuse benötigt wird. Nämlich ein Gehäuse welches einen zum Zweck der Kühlung vorzusehenden oder hierfür ausgestalteten Klemmrand aufweist. Somit ist der Einsatz von in Großserie hergestellten Gehäusen nicht möglich. Stattdessen müssen eigens konzipierte und speziell angefertigte Gehäuse eingesetzt werden. Sowohl der zusätzlich erforderliche Montagearbeitsschritt als auch der Einsatz speziell gefertigter Gehäuse erhöhen die Kosten für die Herstellung einer elektrischen Schaltung.A disadvantage of this electrical circuit is the additional required assembly work step, which is required for the insertion of the circuit board in the terminal edge to allow the heat dissipation from the circuit board into the housing and thus the cooling of the electrical component. In addition, a specially prepared housing is needed. Namely, a housing which has to be provided for the purpose of cooling or designed for this purpose clamping edge. Thus, the use of mass produced housings is not possible. Instead, specially designed and specially designed housings must be used. Both the additionally required assembly work step and the use of specially manufactured housing increase the cost of producing an electrical circuit.

Die Verwendung eines Gehäuses für die Wärmeabstrahlung und somit die Kühlung eines elektrischen Bauelementes hat einen weiteren Nachteil. Eine beliebige Skalierung der Kühlungskomponente, d.h. Auslegung und somit Anpassung der Kühlungskomponente an die in der spezifischen elektrischen Schaltung jeweils zu erbringende Kühlleistung ist nur bedingt oder gar nicht möglich. Beispielsweise kann es aufgrund von sehr restriktiven Bauraumvorgaben nicht möglich sein, ein Gehäuse in der Größe zu dimensionieren, die zur Erzielung der benötigten Kühlleistung erforderlich wäre.The use of a housing for the heat radiation and thus the cooling of an electrical component has a further disadvantage. Any scaling of the cooling component, i. Dimensioning and thus adaptation of the cooling component to the cooling power to be provided in the specific electrical circuit is only conditionally or not at all possible. For example, due to very restrictive space constraints, it may not be possible to size a housing that would be required to achieve the required cooling performance.

Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektrische Schaltung der eingangs genannten Art mit Blick auf die Kühlung von in der elektrischen Schaltung verbauten elektrischen Bauelementen dahingehend weiterzubilden und zu verbessern, dass eine kostengünstige und wenig aufwändige Fertigung der elektrischen Schaltung und gleichzeitig ein einfaches Anpassen der für die Kühlung eingesetzten Komponenten an die für die spezifische elektrische Schaltung erforderliche Kühlleistung ermöglicht wird.Against this background, it is an object of the present invention to further develop an electrical circuit of the type mentioned above with a view to the cooling of electrical components installed in the electrical circuit and to improve that cost-effective and less expensive production of the electrical circuit and at the same time easy adjustment of the components used for the cooling to the required cooling capacity for the specific electrical circuit is made possible.

Diese Aufgabe wird mit einer elektrischen Schaltung der eingangs genannten Art gelöst, bei der im Kühlungsbereich auf der Leiterplattenoberseite und/oder auf der Leiterplattenunterseite eine Anzahl von Kühlungsleiterplatten angebracht ist, wobei die Kühlungsleiterplatten jeweils zumindest ein Zusatzkühlungsloch aufweisen, das in Form und Lage dem Kühlungsloch der Leiterplatte entspricht.This object is achieved with an electrical circuit of the aforementioned type, in which a number of cooling circuit boards is mounted in the cooling area on the circuit board top side and / or on the circuit board underside, wherein the cooling circuit boards each have at least one additional cooling hole in the form and location of the cooling hole PCB corresponds.

Der elektrischen Schaltung liegt die Idee zugrunde, zum Abführen der Wärme, die beim Betrieb der elektrischen Schaltung an einem von einem elektrischen Strom durchflossenen elektrischen Bauelement entsteht, ein Kühlungsloch in der Leiterplatte vorzusehen. Das Kühlungsloch ist dabei so ausgebildet, dass ein den Kühlungsbereich umgebendes Fluid das Kühlungsloch von der Leiterplattenunterseite zur Leiterplattenoberseite durchströmen kann. Der Kühlungsbereich ist dabei derjenige Bereich der Leiterplatte, in dem das Kühlungsloch angeordnet ist.The electric circuit is based on the idea of providing a cooling hole in the printed circuit board for dissipating the heat which arises during operation of the electrical circuit on an electrical component through which an electrical current flows. The cooling hole is designed such that a fluid surrounding the cooling region can flow through the cooling hole from the underside of the printed circuit board to the upper side of the printed circuit board. The cooling area is that area of the printed circuit board in which the cooling hole is arranged.

Durch den Einsatz eines Kühlungslochs zur Kühlung eines elektrischen Bauelements kann auf den Einsatz zusätzlicher Bauelemente verzichtet werden. Bei diesen zusätzlichen Bauelementen handelt es sich um die bereits erwähnten Kühlungskomponenten, also um Bauelemente, die in einer elektrischen Schaltung ausschließlich zum Zweck der Kühlung eines elektrischen Bauelements verbaut sind und die für die Realisierung der eigentlichen elektrischen Funktionalität der elektrischen Schaltung nicht benötigt werden. Diese zusätzlichen Bauelemente können als passive Kühlungskomponenten oder als aktive Kühlungskomponenten ausgeführt sein. Passive Kühlungskomponenten sind beispielsweise auf dem zu kühlenden elektrischen Bauelement anzubringende Kühlkörper oder im Bereich der Leiterplatte anzubringende Kühlbleche. Als ein Beispiel für eine aktive Kühlungskomponente sei ein Peltierelement genannt. Demzufolge ist die elektrische Schaltung aus einer Leiterplatte und aus solchen elektrischen Bauelementen aufgebaut, die ausschließlich für die Realisierung der eigentlichen elektrischen Funktionalität, also der Funktionalität, die der elektrischen Schaltung innewohnt, benötigt werden. Bei diesen elektrischen Bauelementen handelt es sich beispielsweise um Halbleiter, Widerstände, Kondensatoren oder Spulen. Dadurch, dass eine elektrische Schaltung ohne besagte zusätzliche Bauelemente realisiert werden kann, fallen außer denjenigen Kosten, die aufzuwenden sind für die Leiterplatte und die besagten elektrischen Bauelemente, keine weitere Kosten für Bauelemente an. Da besagte zusätzliche Bauelemente in der Regel sehr teuer sind, können somit die bauteilbedingten Kosten für eine elektrische Schaltung deutlich gesenkt werden.By using a cooling hole for cooling an electrical component can be dispensed with the use of additional components. These additional components are the cooling components already mentioned, ie components which are installed in an electrical circuit exclusively for the purpose of cooling an electrical component and which are not required for realizing the actual electrical functionality of the electrical circuit. These additional components may be designed as passive cooling components or as active cooling components. Passive cooling components are, for example, on the cooling element to be cooled to be mounted heat sink or mounted in the circuit board cooling plates. As an example of an active cooling component, let us mention a Peltier element. Accordingly, the electrical circuit is constructed of a printed circuit board and of such electrical components, which are needed only for the realization of the actual electrical functionality, ie the functionality inherent in the electrical circuit. These electrical components are, for example, semiconductors, resistors, capacitors or coils. The fact that an electrical circuit without said additional components can be realized, apart from the costs to be incurred for the circuit board and the said electrical components, no further costs for components. Since said additional components are usually very expensive, thus the component-related costs for an electrical circuit can be significantly reduced.

Die Tatsache, dass die elektrische Schaltung ohne besagte zusätzliche Bauelemente realisiert werden kann, führt zudem zu einer weiteren Kosteneinsparung. Bei einer elektrischen Schaltung, bei der besagte zusätzliche Bauelemente verbaut sind, sind für die Fertigung der elektrischen Schaltung neben den bereits erwähnten eigentlichen Montagearbeitsschritten auch die bereits erwähnten zusätzlichen Montagearbeitsschritte erforderlich. Diese zusätzlichen Montagearbeitsschritte erhöhen die Kosten für die Fertigung einer elektrischen Schaltung. Da die elektrische Schaltung ohne besagte zusätzliche Bauelemente auskommt, sind somit auch besagte zusätzliche Montagearbeitsschritte nicht erforderlich. Folglich können die Kosten für die Fertigung elektrischer Schaltungen deutlich gesenkt werden.The fact that the electrical circuit can be realized without said additional components also leads to further cost savings. In an electrical circuit in which said additional components are installed, the already mentioned additional assembly operations are required for the production of the electrical circuit in addition to the already mentioned actual assembly work steps. These additional assembly operations increase the cost of manufacturing an electrical circuit. Since the electrical circuit without said additional components manages, thus also said additional assembly operations are not required. Consequently, the cost of manufacturing electrical circuits can be significantly reduced.

Insgesamt ermöglicht die elektrische Schaltung somit in zweierlei Hinsicht eine Kosteneinsparung bei Schaltungen, bei denen eine Kühlung eines elektrischen Bauelements erforderlich ist. Zum einen eine bauteilbedingte Kosteneinsparung, da auf besagte zusätzliche Bauelemente verzichtet werden kann. Und zum anderen eine montagebedingte Kosteneinsparung, da besagte zusätzliche Montagearbeitsschritte nicht erforderlich sind.Overall, the electrical circuit thus allows a cost savings in circuits in which cooling of an electrical component is required in two respects. First, a component-related cost savings, as can be dispensed with said additional components. And on the other a montagebedingte cost savings, as said additional assembly operations are not required.

Die Verwendung eines Kühlungsloches als Kühlungskomponente ermöglicht darüber hinaus ein einfaches Skalieren, d.h. Anpassen der Kühlungskomponente an die in der konkreten elektrischen Schaltung für das Kühlen des elektrischen Bauelements benötigte Kühlleistung. Das Skalieren ist beispielsweise durch die Auswahl einer geeigneten Lochform oder bei einer für verschiedene elektrische Schaltungen einheitlich verwendeten Lochform durch ein Verändern der Lochgröße möglich. Somit kann bei der Fertigung der elektrischen Schaltung durch ein Modifizieren der Arbeitsschritte für das Herrichten der Leiterplatte in einfacher Art und Weise eine Kühlungskomponente gewünschter Kühlleistung erzeugt werden. Die benötigte Kühlungskomponente kann somit selbst dimensioniert und gefertigt werden.The use of a cooling hole as a cooling component also allows easy scaling, i. Adapting the cooling component to the cooling power required in the concrete electrical circuit for cooling the electrical component. Scaling is possible, for example, by selecting a suitable hole shape or a hole shape uniformly used for various electrical circuits by changing the hole size. Thus, in the fabrication of the electrical circuit, by modifying the steps of preparing the circuit board in a simple manner, a cooling component of desired cooling performance can be generated. The required cooling component can thus be dimensioned and manufactured itself.

Erfindungsgemäß ist im Kühlungsbereich auf der Leiterplattenoberseite und/oder auf der Leiterplattenunterseite eine Anzahl von Kühlungsleiterplatten angebracht, wobei die Kühlungsleiterplatten jeweils zumindest ein Zusatzkühlungsloch aufweisen, das in Form und Lage dem Kühlungsloch der Leiterplatte entspricht. Diese Maßnahme ermöglicht ein verbessertes Abführen von Wärme. Durch das Anbringen einer Kühlungsleiterplatte an die Leiterplatte wird die Hüllfläche vergrößert, über die mittels Konvektion und Wärmestrahlung Wärme abgeführt werden kann. Die ursprüngliche Hüllfläche des in der Leiterplatte befindlichen Kühlungsloches wird durch die zusätzliche Hüllfläche des in der Kühlungsleiterplatte befindlichen Zusatzkühlungsloches ergänzt. Es ist denkbar, ausschließlich auf der Leiterplattenoberseite oder ausschließlich auf der Leiterplattenunterseite oder aber auf beiden Seiten gleichzeitig Kühlungsleiterplatten anzubringen. Insgesamt entsteht dadurch ein geschichteter Aufbau des Kühlungsbereiches.According to the invention, a number of cooling circuit boards are mounted in the cooling area on the upper side of the circuit board and / or on the underside of the circuit board, the cooling circuit boards each having at least one additional cooling hole corresponding in shape and location to the cooling hole of the circuit board. This measure enables an improved dissipation of heat. By attaching a cooling circuit board to the circuit board, the enveloping surface is enlarged, can be dissipated via the convection and heat radiation heat. The original envelope surface of the cooling hole located in the circuit board is supplemented by the additional envelope surface of the additional cooling hole located in the cooling circuit board. It is conceivable to install cooling circuit boards at the same time exclusively on the upper side of the printed circuit board or exclusively on the underside of the printed circuit board or on both sides at the same time. Overall, this creates a layered structure of the cooling area.

Durch den Einsatz von Kühlungsleiterplatten lässt sich die Kühlleistung in einfacher Art und Weise skalieren, d.h. an die Erfordernisse der elektrischen Schaltung anpassen. Stellt sich beispielsweise beim Betrieb einer elektrischen Schaltung heraus, dass die ursprünglich veranschlagte Kühlleistung nicht ausreichend ist, kann durch das Anbringen einer Kühlungsleiterplatte an der Leiterplatte die Kühlleistung ohne großen Aufwand erhöht werden. Aber auch im Stadium der Schaltungsplanung und Schaltungsauslegung läst sich mit Hilfe der Kühlungsleiterplatten eine problemlose Anpassung der Kühlleistung erreichen. Ist es beispielsweise aufgrund eingeschränkten Bauraumes nicht möglich, Kühlungslöcher in der erforderlichen Länge auszuführen, so können zum Erreichen der erforderlichen Kühlleistung eine Anzahl von Kühlungsleiterplatten an der Leiterplatte vorgesehen werden. Vorzugsweise sind die Kühlungsleiterplatten aus demselben Material wie die Leiterplatte selbst ausgeführt. Dadurch können elektrische Schaltungen besonders kostengünstig ausgeführt werden.By using cooling circuit boards, the cooling performance can be easily scaled, i. adapt to the requirements of the electrical circuit. For example, it turns out when operating an electrical circuit that the originally estimated cooling capacity is not sufficient, can be increased by attaching a cooling circuit board to the circuit board, the cooling capacity without much effort. But even in the stage of circuit planning and circuit design can be achieved with the help of the cooling circuit boards, a smooth adjustment of the cooling performance. If, for example, it is not possible to carry out cooling holes of the required length due to limited installation space, then a number of cooling circuit boards can be provided on the circuit board in order to achieve the required cooling capacity. Preferably, the cooling circuit boards are made of the same material as the circuit board itself. As a result, electrical circuits can be carried out particularly inexpensively.

Die oben genannte Aufgabe ist daher vollständig gelöst.The above object is therefore completely solved.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der Kühlungsbereich eine Vielzahl von Kühlungslöchern auf, die so angeordnet sind, dass sie paarweise zueinander einen sehr kleinen Abstand aufweisen.In a further embodiment of the invention, the cooling region has a plurality of cooling holes, which are arranged so that they have a very small distance from each other in pairs.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass innerhalb des Kühlungsbereiches eine kompakte, quasi zusammenhängende Fläche entsteht, über die Wärme abgeführt werden kann, was eine besonders gute Kühlung des elektrischen Bauelements ermöglicht. Der Abstand ist dabei so gewählt, dass dieser sehr viel kleiner als der Durchmesser der Kühlungslöcher ist. Vorzugsweise sind die Kühlungslöcher in einer Doppelreihe angeordnet, wobei die Kühlungslöcher innerhalb der beiden Reihen einen sehr kleinen Abstand zueinander aufweisen. Zudem haben die beiden Reihen zumindest in einem Bereich einen sehr kleinen Abstand zueinander.This measure has the advantage that within the cooling area, a compact, quasi-contiguous area is created, can be dissipated via the heat, which allows a particularly good cooling of the electrical component. The distance is chosen so that it is much smaller than the diameter of the cooling holes. Preferably, the cooling holes are arranged in a double row, wherein the cooling holes within the two rows have a very small distance from each other. In addition, the two rows have a very small distance from each other at least in one area.

Des Weiteren sind die Kühlungslöcher vorzugsweise als Durchkontaktierungen ausgestaltet. Demzufolge weisen die Kühlungslöcher eine metallisierte Hüllfläche auf, wodurch die für die Wärmeabfuhr zur Verfügung stehende Oberfläche vergrößert und somit die Wärmeabfuhr verbessert wird.Furthermore, the cooling holes are preferably designed as plated-through holes. As a result, the cooling holes have a metallized envelope surface, which increases the surface available for heat dissipation and thus improves the heat dissipation.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet das Kühlungsloch ein Langloch.In a further embodiment of the invention, the cooling hole includes a slot.

Durch diese Maßnahme wird das Durchströmverhalten des Fluids durch das Kühlungsloch verbessert. Zudem unterstützt ein Langloch aufgrund seiner Ausbreitungsrichtung innerhalb der Leiterplatte eine Wärmeabführung an einen definierten Ort der Leiterplatte. Insgesamt wird die Wärmeabfuhreigenschaft des Kühlungsbereichs verbessert.By this measure, the flow-through behavior of the fluid through the cooling hole is improved. In addition, a slot supports heat dissipation to a defined location of the circuit board due to its propagation direction within the circuit board. Overall, the heat dissipation property of the cooling area is improved.

Weiterhin ermöglicht diese Maßnahme ein einfaches Skalieren, d.h. Anpassen des Kühlungsloches an die für die jeweilige elektrische Schaltung benötigte Kühlleistung. Bei einer elektrischen Schaltung, bei der zum Kühlen eines elektrischen Bauelementes eine hohe Kühlleistung erforderlich ist, ist das Langloch länger ausgeführt, als bei einer elektrischen Schaltung, bei der eine geringere Kühlleistung erforderlich ist. Das Anpassen des Kühlungsloches an die geforderte Kühlleistung durch ein Variieren der Langlochlänge führt zudem dazu, dass ein Kühlungsloch unter Verwendung weniger Werkzeuge unaufwändig hergestellt werden kann, beispielsweise durch Fräsen und Bohren.Furthermore, this measure allows simple scaling, ie adaptation of the cooling hole to the cooling power required for the respective electrical circuit. In an electrical Circuit in which a high cooling capacity is required for cooling an electrical component, the slot is made longer, as in an electrical circuit in which a lower cooling capacity is required. The adaptation of the cooling hole to the required cooling capacity by varying the slot length also means that a cooling hole can be produced inexpensively using fewer tools, for example by milling and drilling.

In einer weiteren Ausgestaltung der zuvor genannten Maßnahme weist das Langloch an zumindest einer Längsseite eine Anzahl von Kühllocherweiterungen auf.In a further embodiment of the aforementioned measure, the oblong hole has at least one longitudinal side a number of cooling hole extensions.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass die Hüllfläche des Kühlungsloches vergrößert wird. Dadurch wird das Abführen von Wärme mittels Konvektion und Wärmeabstrahlung verbessert. Die Kühllocherweiterungen entsprechen ebenfalls Kühlungslöchern, insbesondere dann, wenn fertigungstechnisch in dem Kühlungsbereich zunächst in einer Doppelreihe angeordnete Durchkontaktierungen eingebracht werden und anschließend das zwischen den Durchkontaktierungen befindliche Material der Leiterplatte herausgefräst wird. Die Kühllocherweiterungen stellen dann Restbereiche der Durchkontaktierungen dar.This measure has the advantage that the envelope surface of the cooling hole is increased. This improves the removal of heat by means of convection and heat radiation. The Kühllocherweiterungen also correspond cooling holes, especially when production technology in the cooling area initially arranged in a double row vias are introduced and then the located between the vias material of the circuit board is milled out. The cooling hole extensions then represent residual areas of the plated-through holes.

In einer weiteren Ausgestaltung der zuvor genannten Maßnahmen sind die Kühllocherweiterungen kreisbogenförmig ausgebildet.In a further embodiment of the aforementioned measures, the cooling hole extensions are formed in a circular arc.

Diese Maßnahme ermöglicht eine besonders einfache und somit kostengünstige Herstellung der Kühllocherweiterungen. So können die Kühllocherweiterungen beispielsweise mittels eines Fräsers oder eines Bohrers hergestellt werden. Im einfachsten Fall kann der Fräser verwendet werden, mit dem das Langloch gefräst wird.This measure allows a particularly simple and thus cost-effective production of the cooling hole extensions. Thus, the Kühllocherweiterungen can be made for example by means of a milling cutter or a drill. In the simplest case, the cutter can be used, with which the slot is milled.

In einer weiteren Ausgestaltung der zuvor genannten Maßnahmen weist das Langloch eine Längsachse auf, wobei das Langloch so ausgerichtet ist, dass die Längsachse vom Bauelement weg hin zu einem Rand der Leiterplatte verläuft.In a further embodiment of the aforementioned measures, the slot has a longitudinal axis, wherein the slot is aligned so that the longitudinal axis extends away from the device towards an edge of the circuit board.

Diese Maßnahme ermöglicht eine optimale Kühlung des elektrischen Bauelements. Das Langloch verläuft vom Ort der Wärmequelle, nämlich dem zu kühlenden elektrischen Bauelement, hin zu einem Ort niedriger Temperatur, nämlich dem Rand der Leiterplatte. Somit herrscht entlang der Längsachse des Langloches eine große Temperaturdifferenz, die eine wirksame Wärmeabführung mittels Konduktion ermöglicht.This measure allows optimal cooling of the electrical component. The slot extends from the location of the heat source, namely the electrical component to be cooled, to a location of low temperature, namely the edge of the circuit board. Thus, there is a large temperature difference along the longitudinal axis of the elongated hole, which allows effective heat removal by means of conduction.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der Kühlungsbereich mindestens zwei länglich ausgebildete Kühlungslöcher auf, die jeweils ein bauelementfernes und ein bauelementnahes Lochende aufweisen, wobei die bauelementnahen Lochenden paarweise einen größeren Abstand zueinander aufweisen als die bauelementfernen Lochenden.In a further embodiment of the invention, the cooling region has at least two elongated cooling holes, each having a remote component and a close-fitting hole end, wherein the component near hole ends in pairs have a greater distance from each other than the component distal hole ends.

Im Vergleich zu einer Anordnung, bei der die Kühlungslöcher paarweise zueinander parallel angeordnet sind, d.h. an den bauelementnahen Lochenden und an den bauelementfernen Lochenden jeweils denselben Abstand zueinander aufweisen, ermöglicht diese Maßnahme eine bessere Wärmeverteilung im Bereich der Wärmequelle, d.h. im Bereich des zu kühlenden Bauelements. Dies ermöglicht ein besseres Abführen der Wärme und somit Kühlen des elektrischen Bauelements.Compared to an arrangement in which the cooling holes are arranged in pairs parallel to each other, i. at the component-near hole ends and at the component-distant hole ends, in each case the same distance from each other, this measure allows a better heat distribution in the region of the heat source, i. in the area of the component to be cooled. This allows a better dissipation of heat and thus cooling of the electrical component.

In einer weiteren Maßnahme der Erfindung weist die Leiterplatte zumindest im Kühlungsbereich eine Anzahl von innerhalb der Leiterplatte verlaufender Innenlagen auf, wobei die Innenlagen zumindest mit einer auf der Leiterplattenoberseite aufgebrachten ersten Wärmeleitungsschicht über eine Anzahl von Durchkontaktierungen verbunden sind.In a further measure of the invention, the printed circuit board, at least in the cooling area, has a number of inner layers running within the printed circuit board, wherein the inner layers are connected at least to a first heat conduction layer applied to the upper side of the printed circuit board via a number of plated-through holes.

Diese Maßnahme ermöglicht ein verbessertes Abführen der Wärme. Ausgehend von der ersten Wärmeleitungsschicht kann die Wärme über die Durchkontaktierungen in die Innenlagen mittels Konduktion eingeleitet werden. Somit kann an dem zu kühlenden elektrischen Bauelement entstehende Wärme nicht nur über die Oberfläche der Leiterplattenoberseite, gegebenenfalls über eine an der Leiterplattenoberseite befindliche obere Leitungslage, sondern auch über innerhalb der Leiterplatte verlaufende Innenlagen abgeführt werden. Vorzugsweise bestehen die Innenlagen aus einem Material mit guter Wärmeleitfähigkeit.This measure allows an improved dissipation of heat. Starting from the first heat-conducting layer, the heat can be introduced via the plated-through holes into the inner layers by means of conduction. Thus, heat generated at the electrical component to be cooled can be dissipated not only via the surface of the upper side of the printed circuit board, optionally via an upper conductive layer located on the upper side of the printed circuit board, but also via inner layers running inside the printed circuit board. Preferably, the inner layers are made of a material with good thermal conductivity.

Vorteilhafterweise wird als Leiterplatte eine vierlagig aufgebaute Leiterplatte verwendet. Solch eine Leiterplatte weist sowohl an der Leiterplattenoberseite als auch an der Leiterplattenunterseite jeweils eine Leitungslage auf. Zudem verfügt sie über zwei Innenlagen. Über die beiden Leitungslagen sind die auf der Leiterplatte montierten elektrischen Bauelemente so untereinander verdrahtet, wie dies zur Realisierung der elektrischen Funktionalität, die der elektrischen Schaltung innewohnt, erforderlich ist. Die beiden Innenlagen dienen dem Abführen von Wärme. Vorzugsweise bestehen alle vier Lagen aus Kupfer. Aus diesem Grund ist es auch denkbar, zumindest einen Teilumfang der Verdrahtung unter Verwendung eines Teilumfangs einer oder beider Innenlagen zu realisieren. Es können auch Leiterplatten mit mehr als vier Lagen eingesetzt werden.Advantageously, a four-layer printed circuit board is used as the printed circuit board. Such a printed circuit board has a conductive layer both on the upper side of the printed circuit board and on the lower side of the printed circuit board. In addition, it has two inner layers. The electrical components mounted on the printed circuit board are wired to one another via the two conductor layers, as is necessary for realizing the electrical functionality inherent in the electrical circuit. The two inner layers serve to dissipate heat. Preferably, all four layers are made of copper. For this reason, it is also conceivable to realize at least a partial circumference of the wiring using a partial circumference of one or both inner layers. It is also possible to use printed circuit boards with more than four layers.

Vorzugsweise handelt es sich bei der ersten Wärmeleitungsschicht um einen Teilumfang der auf der Leiterplattenoberseite aufgebrachten oberen Leitungslage. Vorteilhafterweise sind sämtliche Innenlagen über die Durchkontaktierungen mit der ersten Wärmeleitungsschicht verbunden. Weiterhin sind die Innenlagen vorteilhafterweise auch untereinander über die Durchkontaktierungen verbunden.Preferably, the first heat conduction layer is a partial circumference of the printed circuit board top applied upper line position. Advantageously, all inner layers are connected via the plated-through holes with the first heat-conducting layer. Furthermore, the inner layers are advantageously also connected to each other via the vias.

In einer weiteren Ausgestaltung der zuvor genannten Maßnahme weist das montierte elektrische Bauelement ferner einen Bauelementekörper auf, wobei der Bauelementekörper im Kühlungsbereich angeordnet ist und die erste Wärmeleitungsschicht und die Durchkontaktierungen unterhalb des Bauelementekörpers angeordnet sind.In a further embodiment of the aforementioned measure, the mounted electrical component further comprises a component body, wherein the component body is arranged in the cooling area and the first heat conduction layer and the plated-through holes are arranged below the component body.

Diese Maßnahme ermöglicht ein besonders gutes Abführen der in dem zu kühlenden elektrischen Bauelement entstehenden Wärme. Die Wärme wird direkt am Bauelementekörper, also dort, wo sie entsteht, über die Durchkontaktierungen in die Innenlagen eingeleitet. Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass zwischen dem Bauelementekörper und der ersten Wärmeleitungsschicht eine dünne Schicht aus Wärmeleitpaste zur weiteren Verbesserung der Wärmeabführung eingebracht ist. Die Wärmeleitpaste verbessert die ohnehin zwischen Bauelementekörper und erster Wärmeleitungsschicht vorhandene, durch Berührungskontakt zustande kommende wärmeleitfähige Verbindung. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der Bauelementekörper galvanisch mit der ersten Wärmeleitungsschicht verbunden ist. Dies hat den Vorteil, dass neben der wärmleitfähigen Verbindung zusätzlich auch eine elektrische Verbindung besteht.This measure allows a particularly good dissipation of the resulting in the electrical component to be cooled heat. The heat is introduced directly to the component body, ie where it arises, via the plated-through holes in the inner layers. It can preferably be provided that between the component body and the first heat conduction layer, a thin layer of thermal compound is introduced to further improve the heat dissipation. The thermal compound improves the already existing between the device body and the first heat conduction layer, caused by contact contact thermally conductive compound. In a further advantageous embodiment it can be provided that the component body is galvanically connected to the first heat conduction layer. This has the advantage that in addition to the heat-conductive compound in addition there is also an electrical connection.

In einer weiteren Ausgestaltung der zuvor genannten Maßnahmen sind die Durchkontaktierungen mit einem wärmeleitfähigen Material ausgefüllt.In a further embodiment of the aforementioned measures, the plated-through holes are filled with a thermally conductive material.

Diese Maßnahme ermöglicht eine besonders effektive Einleitung der Wärme in die Innenlagen. Vorzugsweise handelt es sich bei dem wärmeleitfähigen Material um Kupfer.This measure allows a particularly effective introduction of heat into the inner layers. Preferably, the thermally conductive material is copper.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist das Kühlungsloch eine innerhalb der Leiterplatte verlaufende Hüllfläche auf, wobei zumindest ein Teil der Hüllfläche mit einer zweiten Wärmeleitungsschicht beschichtet ist.In a further embodiment of the invention, the cooling hole has an enveloping surface running inside the printed circuit board, wherein at least part of the enveloping surface is coated with a second heat conducting layer.

Diese Maßnahme trägt zu einem verbesserten Abführen der Wärme bei. Durch das Beschichten der Hüllfläche mit einer zweiten Wärmeleitungsschicht entsteht eine Durchkontaktierung mit großer Innenfläche. Mit dieser Durchkontaktierung kann die innerhalb der Leiterplatte vorliegende Wärme besonders effektiv nach außen, d.h. in die Umgebung der Leiterplatte durch Konvektion und Wärmestrahlung abgeführt werden kann. Diese Maßnahme wird vorzugsweise bei einer Leiterplatte angewendet, die über Innenlagen verfügt. Diese Kombination ermöglicht ein besonders gutes Abführen von Wärme. Die zweite Wärmeleitungsschicht besteht vorzugsweise aus Lötzinn oder Kupfer.This measure contributes to an improved removal of heat. By coating the envelope surface with a second heat conduction layer, a via with a large inner surface is formed. With this via, the heat present within the board can be particularly effectively dissipated to the outside, i. can be dissipated in the environment of the circuit board by convection and heat radiation. This measure is preferably applied to a printed circuit board which has inner layers. This combination allows a particularly good dissipation of heat. The second heat conduction layer is preferably made of solder or copper.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist in dem Kühlungsbereich zumindest ein Teil der Leiterplattenoberseite und/oder ein Teil der Leiterplattenunterseite mit einer Wärmestrahlungsschicht mit hohem Emissionsgrad beschichtet.In a further embodiment of the invention, at least part of the circuit board top side and / or a part of the circuit board underside is coated with a heat radiation layer with a high emissivity in the cooling area.

Durch diese Maßnahme wird das Abführen von Wärme verbessert. Die Wärmestrahlungsschicht verbessert die Wärmestrahlungseigenschaft der Leiterplatte und ermöglicht somit ein besseres Abführen von Wärme. Vorzugsweise ist sowohl die Leiterplattenoberseite als auch die Leiterplattenunterseite mit der Wärmestrahlungsschicht beschichtet. Des weiteren sind beide Oberflächen vorteilhafterweise vollständig mit der Wärmestrahlungsschicht beschichtet. Vorzugsweise hat die Wärmestrahlungsschicht einen höheren Emissionsgrad als die Leiterplatte. Als besonders vorteilhaft hat sich der Einsatz von dunklem Lötstopplack als Material für die Wärmestrahlungsschicht erwiesen.By this measure, the removal of heat is improved. The heat radiation layer improves the heat radiation property of the circuit board and thus enables better dissipation of heat. Preferably, both the upper side of the printed circuit board and the underside of the printed circuit board is coated with the heat radiation layer. Furthermore, both surfaces are advantageously completely coated with the heat radiation layer. Preferably, the heat radiation layer has a higher emissivity than the circuit board. The use of dark solder resist has proved to be particularly advantageous as material for the heat radiation layer.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind zumindest im Bereich der Leiterplattenoberseite der Kontaktierungsbereich und der Kühlungsbereich durch einen Isolationsbereich mit niedriger Wärmeleitzahl voneinander getrennt.In a further embodiment of the invention, the contacting region and the cooling region are separated from one another by an insulation region with a low thermal conductivity, at least in the area of the upper side of the printed circuit board.

Diese Maßnahme verbessert das Abführen von Wärme. Es wird ein gerichtetes Abführen der an dem elektrischen Bauelement entstehenden Wärme weg von diesem Bauelement hin zu dem Kühlungsloch erreicht. Es kann somit vermieden werden, dass sich Bereiche der Leiterplatte, die an den Montagebereich des zu kühlenden elektrischen Bauelements angrenzen, unnötig aufheizen. Vorzugsweise werden der Kontaktierungsbereich und der Kühlungsbereich dadurch voneinander getrennt, dass in die Leitungslage der Leiterplattenoberfläche ein Kanal gefräst wird, der dann kein leitfähiges Material mehr enthält. Vorteilhafterweise sind auch im Bereich der Leiterplattenunterseite entsprechende Maßnahmen zur Trennung des Kontaktierungsbereiches und des Kühlungsbereiches vorgesehen.This measure improves the removal of heat. It is achieved a directed dissipation of the heat generated at the electrical component away from this device to the cooling hole. It can thus be avoided that areas of the circuit board, which adjoin the mounting region of the electrical component to be cooled, unnecessarily heat up. Preferably, the contacting region and the cooling region are separated from each other by milling into the conductive layer of the printed circuit board surface a channel which no longer contains any conductive material. Advantageously, appropriate measures for the separation of the contacting area and the cooling area are also provided in the area of the underside of the printed circuit board.

Für das Anbringen der Kühlungsleiterplatten an der Leiterplatte stehen unterschiedliche Befestigungsmöglichkeiten zur Verfügung. So können die Kühlungsleiterplatten angelötet oder angeklemmt oder angeschraubt werden. Vorzugsweise werden die Kühlungsleiterplatten angelötet, da dies den geringsten Fertigungsaufwand erfordert und zudem eine optimale thermische Koppelung zwischen Leiterplatte und Kühlungsleiterplatte sicherstellt. Entsprechendes gilt für das Befestigen der Kühlungsleiterplatten untereinander.For attaching the cooling circuit boards to the circuit board different mounting options are available. Thus, the cooling circuit boards can be soldered or clamped or screwed. Preferably, the cooling circuit boards are soldered, since this requires the least manufacturing effort and also ensures optimum thermal coupling between the circuit board and cooling circuit board. The same applies to the fastening of the cooling circuit boards with each other.

Vorteilhaftweise weisen die Kühlungsleiterplatten jeweils eine Anzahl von innerhalb der Kühlungsleiterplatte verlaufender Innenlagen auf, was ein besonders gutes Abführen von Wärme ermöglicht. Advantageously, the cooling circuit boards each have a number of running inside the cooling circuit board inner layers, which allows a particularly good dissipation of heat.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Kühlungsleiterplatte auf: auf zumindest einer Oberfläche eine dritte Wärmeleitungsschicht, und eine Anzahl von innerhalb der Kühlungsleiterplatte verlaufender Innenlagen.In a further embodiment of the invention, the cooling circuit board has: on at least one surface, a third heat conduction layer, and a number of inner layers running within the cooling circuit board.

Durch den Einsatz solcher Kühlungsleiterplatten lässt sich eine für eine spezifische elektrische Schaltung zu erbringende Kühlleistung in einfacher Art und Weise realisieren. Der Einsatz von Kühlungsleiterplatten ermöglicht somit ein einfaches und kostengünstiges Skalieren der Kühlungsvorrichtung.By using such cooling circuit boards can be realized for a specific electrical circuit cooling performance in a simple manner. The use of cooling circuit boards thus enables a simple and cost-effective scaling of the cooling device.

Vorzugsweise ist das Kühlungsloch über seine gesamte Länge und über seine gesamte Breite als Durchgangsloch ausgeführt. Entsprechendes gilt auch für das Zusatzkühlungsloch.Preferably, the cooling hole is designed as a through hole over its entire length and over its entire width. The same applies to the additional cooling hole.

Der Kühlungsbereich der Leiterplatte entspricht in seiner Funktionalität einer passiven Kühlungskomponente. Dies gilt auch für die Kühlungsleiterplatte. Die vorgestellten Maßnahmen ermöglichen somit die Realisierung einer einfachen und kostengünstigen passiven Kühlungskomponente, die zudem beliebig skaliert werden kann.The cooling range of the printed circuit board corresponds in its functionality to a passive cooling component. This also applies to the cooling circuit board. The measures presented thus make it possible to realize a simple and cost-effective passive cooling component, which can also be scaled as desired.

Bei dem den Kühlungsbereich umgebenden Fluid handelt es sich vorzugsweise um Umgebungsluft. Es ist aber auch denkbar, die neue elektrische Schaltung in einer speziellen Atmosphäre zu betreiben, die ein Gas enthält, das für die Konvektion und/oder Wärmestrahlung besonders geeignete Eigenschaften aufweist. Auch ist es denkbar, die neue elektrische Schaltung in solch einem Umfeld einzusetzen, bei dem eine Flüssigkeit durch das Kühlungsloch strömt.The fluid surrounding the cooling region is preferably ambient air. However, it is also conceivable to operate the new electrical circuit in a special atmosphere which contains a gas which has particularly suitable properties for convection and / or thermal radiation. It is also conceivable to use the new electrical circuit in such an environment in which a liquid flows through the cooling hole.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung einer Schaltungsanordnung;
  • 2 eine Draufsicht auf einen Kühlungsbereich gemäß einem ersten Beispiel;
  • 3 eine Schnittdarstellung eines Ausschnitts einer Leiterplatte mit einem Kühlungsbereich;
  • 4 eine Schnittdarstellung eines Ausschnitts einer Leiterplatte mit einem Kühlungsbereich gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 5 eine Draufsicht auf einen Kühlungsbereich gemäß einem zweiten Beispiel;
  • 6. eine Draufsicht auf einen Kühlungsbereich gemäß einem dritten Beispiel;
  • 7 eine Draufsicht auf ein entstehendes Kühlungsloch;
  • 8 eine Draufsicht auf ein fertig gestelltes Kühlungsloch;
  • 9 eine Draufsicht auf ein fertig gestelltes Kühlungsloch gemäß einer alternativen Ausführungsform.
Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail in the following description. Show it:
  • 1 a schematic representation of a circuit arrangement;
  • 2 a plan view of a cooling area according to a first example;
  • 3 a sectional view of a section of a printed circuit board with a cooling area;
  • 4 a sectional view of a section of a printed circuit board with a cooling area according to an embodiment of the invention;
  • 5 a plan view of a cooling area according to a second example;
  • 6 , a plan view of a cooling area according to a third example;
  • 7 a plan view of a resulting cooling hole;
  • 8th a plan view of a completed cooling hole;
  • 9 a plan view of a completed cooling hole according to an alternative embodiment.

In 1 ist eine Schaltungsanordnung in ihrer Gesamtheit mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet.In 1 is a circuit arrangement in its entirety with the reference numeral 10 designated.

Die Schaltungsanordnung 10 besteht aus einer elektrischen Schaltung 12, die in einem Gehäuse 14 angeordnet ist und einem über elektrische Leitungen 16 an die elektrische Schaltung 12 angeschlossenen Verbraucher 18. Bei der elektrischen Schaltung 12 kann es sich beispielsweise um einen Frequenzumrichter handeln. In diesem Fall ist der Verbraucher 18 beispielsweise als Asynchronmotor ausgeführt. Es sind aber auch beliebige andere Anwendungen denkbar. Die elektrische Schaltung 12 kann in der Durchsteckmontagetechnik oder in der Oberflächenmontagetechnik gefertigt sein.The circuit arrangement 10 consists of an electrical circuit 12 in a housing 14 is arranged and one over electrical lines 16 to the electrical circuit 12 connected consumers 18 , In the electrical circuit 12 it may, for example, be a frequency converter. In this case, the consumer 18 For example, designed as an asynchronous motor. But there are also any other applications conceivable. The electrical circuit 12 can be made in through-hole mounting technology or in surface mount technology.

Die elektrische Schaltung 12 besteht aus einer Leiterplatte 20 und einer Anzahl elektrischer Bauelemente 22, die auf Leiterplatte 20 montiert sind. Hierzu weist die Leiterplatte 20 einen Kontaktierungsbereich 24 auf. Der Kontaktierungsbereich 24 wiederum weist eine Anzahl von Leiterplattenkontaktierungen 26 auf. Die elektrischen Bauelemente 22 weisen Bauelementekontaktierungen 28 auf, die mit den Leiterplattenkontaktierungen 26 verbunden sind. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in 1 lediglich für ein erstes elektrisches Bauelement 30, dessen Bauelementekontaktierungen mit der Bezugsziffer 28 versehen und die diesem Bauelement zugeordneten Leiterplattenkontaktierungen mit der Bezugsziffer 26 versehen.The electrical circuit 12 consists of a printed circuit board 20 and a number of electrical components 22 on printed circuit board 20 are mounted. For this purpose, the circuit board 20 a contacting area 24 on. The contacting area 24 in turn has a number of PCB contacts 26 on. The electrical components 22 have component contacts 28 on that with the PCB contacts 26 are connected. For clarity, in 1 only for a first electrical component 30 , its component contacts with the reference numeral 28 provided and associated with this component PCB contacts with the reference numeral 26 Mistake.

Die Leiterplatte 20 weist eine Anzahl von Kühlungsbereichen auf. Ein erster Kühlungsbereich 32, der einem zweiten elektrischen Bauelement 34 zugeordnet ist. Ein zweiter Kühlungsbereich 32', der einem dritten elektrischen Bauelement 36 zugeordnet ist. Ein dritter Kühlungsbereich 32", der einem vierten elektrischen Bauelement 38 und einem fünften elektrischen Bauelement 40 zugeordnet ist. Bei den elektrischen Bauelementen 34, 36, 38, 40 kann es sich um Leistungshalbleiter handeln, mit denen für den Betrieb des elektrischen Verbrauchers 18 benötigte Ströme bereitgestellt werden. Insbesondere handelt es sich um Leistungshalbleiter eines Frequenzumrichters. Die Kühlungsbereiche 32, 32', 32" haben die Aufgabe, diejenige Wärme abzuführen, die in den elektrischen Bauelementen 34, 36, 38, 40 beim Betrieb der elektrischen Schaltung 12 aufgrund von elektrischen Strömen entsteht, die durch diese Bauelemente fließen.The circuit board 20 has a number of cooling areas. A first cooling area 32 of a second electrical component 34 assigned. A second cooling area 32 ' of a third electrical component 36 assigned. A third cooling area 32 " of a fourth electrical component 38 and a fifth electrical component 40 assigned. For the electrical components 34 . 36 . 38 . 40 they can be power semiconductors, with which for the operation of the electrical consumer 18 required currents are provided. In particular, it is power semiconductors of a frequency converter. The cooling areas 32 . 32 ' . 32 " have the task to dissipate the heat in the electrical components 34 . 36 . 38 . 40 during operation of the electrical circuit 12 due to electrical currents flowing through these components.

Die auf der Leiterplatte 20 angeordneten Kühlungsbereiche weisen Kühlungslöcher auf. So enthält der erste Kühlungsbereich 32 eine Anzahl erster Kühlungslöcher 42. Der zweite Kühlungsbereich 32' enthält eine Anzahl zweiter Kühlungslöcher 42'. Der dritte Kühlungsbereich 32" enthält eine Anzahl dritter Kühlungslöcher 42". Wie der Darstellung in 1 zu entnehmen ist, sind die in den Kühlungsbereichen 32, 32', 32" angeordneten Kühlungslöcher 42, 42', 42" als Langlöcher ausgebildet. Wie dieser Darstellung weiter zu entnehmen ist, können die Kühlungslöcher in den einzelnen Kühlungsbereichen untereinander unterschiedlich angeordnet sein. In dem ersten Kühlungsbereich 32 sind die ersten Kühlungslöcher 42 parallel zueinander angeordnet. Dies gilt auch für die in dem dritten Kühlungsbereich 32" angeordneten dritten Kühlungslöcher 42". Dagegen sind in dem zweiten Kühlungsbereich 32' die zweiten Kühlungslöcher 42' so angeordnet, dass diejenigen Lochenden der zweiten Kühlungslöcher 42', die sich in unmittelbarer Nähe des dritten elektrischen Bauelements 36 befinden, einen größeren Abstand zueinander aufweisen, als diejenigen Lochenden der zweiten Kühlungslöcher 42', die einem Randbereich der Leiterplatte 20 zugewandt sind.The on the circuit board 20 arranged cooling areas have cooling holes. So contains the first cooling area 32 a number of first cooling holes 42 , The second cooling area 32 ' contains a number of second cooling holes 42 ' , The third cooling area 32 " contains a number of third cooling holes 42 " , As the illustration in 1 it can be seen that are in the cooling areas 32 . 32 ' . 32 " arranged cooling holes 42 . 42 ' . 42 " designed as slots. As can further be seen from this illustration, the cooling holes in the individual cooling regions can be arranged differently among one another. In the first cooling area 32 are the first cooling holes 42 arranged parallel to each other. This also applies to the third cooling area 32 " arranged third cooling holes 42 " , In contrast, in the second cooling area 32 ' the second cooling holes 42 ' arranged so that those hole ends of the second cooling holes 42 ' located in the immediate vicinity of the third electrical component 36 have a greater distance from one another than the hole ends of the second cooling holes 42 ' , which is a peripheral area of the circuit board 20 are facing.

Die Darstellung in 1, gemäß der die elektrische Schaltung 12 lediglich eine einzige Leiterplatte 20 aufweist, soll keine einschränkende Wirkung haben. Selbstverständlich können elektrische Schaltungen auch aus mehreren Leiterplatten aufgebaut sein. Ferner wurde in 1 aus Gründen der Übersichtlichkeit auf die Darstellung elektrischer Verbindungen zwischen einzelnen Leiterplattenkontaktierungen 26 verzichtet.The representation in 1 according to which the electrical circuit 12 only a single circuit board 20 is intended to have no limiting effect. Of course, electrical circuits may also be constructed of a plurality of printed circuit boards. Further, in 1 for reasons of clarity on the representation of electrical connections between individual printed circuit board contacts 26 waived.

2 zeigt in einer Draufsicht einen ersten Ausschnitt 44 der Leiterplatte 20. 2 shows in a plan view a first section 44 the circuit board 20 ,

Der erste Ausschnitt 44 umfasst einen Teilumfang des Kontaktierungsbereichs 24 und den dritten Kühlungsbereich 32", wobei der dritte Kühlungsbereich 32" gemäß einem ersten Beispiel ausgeführt ist. Der dargestellte Teilumfang des Kontaktierungsbereichs 24 weist Leiterplattenkontaktierungen 26' auf, die dem fünften elektrischen Bauelement 40 zugeordnet sind. Bauelementekontaktierungen 28' des fünften elektrischen Bauelements 40 sind mit den Leiterplattenkontaktierungen 26' verbunden. Ferner weist dieser Teilumfang Leiterplattenkontaktierungen 26" auf, die dem vierten elektrischen Bauelement 38 zugeordnet sind. Aus Gründen der Darstellung ist das vierte elektrische Bauelement 38 in 2 jedoch nicht dargestellt.The first part 44 includes a partial extent of the contacting region 24 and the third cooling area 32 " , wherein the third cooling area 32 " is executed according to a first example. The illustrated partial circumference of the contacting region 24 has PCB contacts 26 ' on that the fifth electrical component 40 assigned. Bauelementekontaktierungen 28 ' of the fifth electrical component 40 are with the PCB contacts 26 ' connected. Furthermore, this partial circumference has PCB contacts 26 " on that the fourth electrical component 38 assigned. For the sake of illustration, the fourth electrical component 38 in 2 but not shown.

Der dritte Kühlungsbereich 32" weist eine Anzahl dritter Kühlungslöcher 42" auf. Die nachfolgenden Ausführungen zu Form und Aufbau der Kühlungslöcher erfolgen anhand des oberen der beiden Kühlungslöcher, die im Bereich des fünften elektrischen Bauelements 40 angeordnet sind. Diese Ausführungen gelten für sämtliche Kühlungslöcher der Leiterplatte 20.The third cooling area 32 " has a number of third cooling holes 42 " on. The following comments on the shape and structure of the cooling holes are made on the basis of the upper of the two cooling holes, which are in the region of the fifth electrical component 40 are arranged. These designs apply to all cooling holes of the PCB 20 ,

Die Kühlungslöcher bestehen in ihrer Grundform aus einem Langloch 46. An seinen Längsseiten weist das Langloch 46 eine Anzahl von Kühllocherweiterungen 48 auf. Diese Kühllocherweiterungen 48 sind kreisbogenförmig ausgebildet. Die Darstellung in 2, gemäß der es sich bei den Kreisbögen um Halbkreise handelt, soll keine einschränkende Wirkung haben. Selbstverständlich können die Kühllocherweiterungen 48 jeweils einem beliebig gestalteten Kreisbogen entsprechen. Die dritten Kühlungslöcher 42" sind so ausgerichtet, dass die Längsachse eines jeden Kühlungslochs vom Bauelement weg, in diesem Fall vom fünften elektrischen Bauelement 40 weg hin zu einem Rand 50 der Leiterplatte 20 verläuft.The cooling holes consist in their basic form of a slot 46 , On its long sides has the slot 46 a number of cooling hole extensions 48 on. These cooling hole extensions 48 are formed in a circular arc. The representation in 2 , according to which the circular arcs are semicircles, should have no limiting effect. Of course, the cooling hole extensions 48 each correspond to an arbitrarily designed circular arc. The third cooling holes 42 " are aligned so that the longitudinal axis of each cooling hole away from the component, in this case from the fifth electrical component 40 away to an edge 50 the circuit board 20 runs.

Der dritte Kühlungsbereich 32" weist eine erste Wärmeleitungsschicht 52 auf. Die erste Wärmeleitungsschicht 52 weist eine Anzahl von Durchkontaktierungen 54 auf. Über die Durchkontaktierungen 54 ist die erste Wärmeleitungsschicht 52 mit noch zu beschreibenden, innerhalb der Leiterplatte 20 verlaufenden Innenlagen verbunden. Im montierten Zustand des vierten elektrischen Bauelements 38 sind die erste Wärmeleitungsschicht 52 und die Durchkontaktierungen 54 unterhalb des Bauelementekörpers des vierten elektrischen Bauelements 38 angeordnet. Der dritte Kühlungsbereich 32" weist im Bereich des fünften elektrischen Bauelements 40 einen entsprechenden Aufbau auf. Das fünfte elektronische Bauelement 40 weist einen Bauelementekörper 56 auf, unterhalb dem ebenfalls eine erste Wärmeleitungsschicht 52' angeordnet ist. Auch diese erste Wärmeleitungsschicht 52' weist eine Anzahl von Durchkontaktierungen 54' auf, die in 2 aufgrund der Abdeckung durch den Bauelementekörper 56 jedoch nicht sichtbar sind. Die Anordnung einer ersten Wärmeleitungsschicht unterhalb eines Bauelementekörpers ermöglicht ein sehr gutes Abführen der an dem elektrischen Bauelement entstehenden Wärme. Über die Durchkontaktierungen kann die Wärme direkt an dem Ort, an dem sie entsteht in die innerhalb der Leiterplatte verlaufenden Innenlagen eingeleitet werden. Wie der Darstellung in 2 zu entnehmen ist, ist der Bauelementekörper 56 innerhalb des dritten Kühlungsbereichs 32" angeordnet.The third cooling area 32 " has a first heat conduction layer 52 on. The first heat conduction layer 52 has a number of vias 54 on. About the vias 54 is the first heat conduction layer 52 to be described, within the circuit board 20 connected inner layers. In the assembled state of the fourth electrical component 38 are the first heat conduction layer 52 and the vias 54 below the component body of the fourth electrical component 38 arranged. The third cooling area 32 " points in the region of the fifth electrical component 40 a corresponding structure. The fifth electronic component 40 has a component body 56 on, below which also a first heat conduction layer 52 ' is arranged. Also this first heat conduction layer 52 ' has a number of vias 54 ' on that in 2 due to the coverage by the device body 56 however are not visible. The arrangement of a first heat conduction layer below a component body allows a very good dissipation of the heat generated at the electrical component. Through the vias, the heat can be initiated directly at the place where it arises in the running inside the circuit board inner layers. As the illustration in 2 it can be seen, is the component body 56 within the third cooling area 32 " arranged.

Die beiden ersten Wärmeleitungsschichten 52, 52' sind Teil einer oberen Leitungslage, die auf einer Leiterplattenoberseite 58 der Leiterplatte 20 angeordnet ist. Bei der Fertigung der elektrischen Schaltung 12, genauer gesagt beim Herrichten der Leiterplatte 20 wird die obere Leitungslage so bearbeitet, dass die im Kontaktierungsbereich 24 angeordneten Leiterplattenkontaktierungen 26, 26' entstehen. Ferner entstehen dabei auch Verbindungen zwischen den einzelnen Leiterplattenkontaktierungen 26, 26'. Diese Verbindungen sind aus Gründen der Übersichtlichkeit in 2 jedoch nicht dargestellt. Beim Herrichten der Leiterplatte 20 wird innerhalb der Kühlungsbereiche die obere Leitungslage nicht abgetragen. Somit sind die Kühlungsbereiche von der oberen Leitungslage bedeckt. Dies ermöglicht eine gute Wärmeabführung. The first two heat conduction layers 52 . 52 ' are part of an upper wiring layer that is on a circuit board top 58 the circuit board 20 is arranged. In the production of the electrical circuit 12 , more precisely, when preparing the circuit board 20 the upper cable layer is processed so that the contact area 24 arranged PCB contacts 26 . 26 ' arise. Furthermore, it also creates connections between the individual printed circuit board contacts 26 . 26 ' , These compounds are for clarity in FIG 2 but not shown. When making the circuit board 20 Within the cooling areas, the upper conduction layer is not removed. Thus, the cooling areas are covered by the upper line layer. This allows a good heat dissipation.

Wie dem in 2 dargestellten ersten Ausschnitt 44 zu entnehmen ist, sind der Kontaktierungsbereich 24 und der dritte Kühlungsbereich 32" durch einen Isolationsbereich 60 voneinander getrennt. Der Isolationsbereich 60 weist eine niedrige Wärmeleitzahl auf. Dadurch ist der dritte Kühlungsbereich 32" gegenüber dem Kontaktierungsbereich 24 wärmeisoliert und es ist sichergestellt, dass die beispielsweise an dem fünften elektrischen Bauelement 40 entstehende Wärme größtenteils zu den dritten Kühlungslöchern 42" und somit dem Rand 50 der Leiterplatte 20 abgeleitet wird. Der Isolationsbereich 60 entsteht beispielsweise dadurch, dass aus der oberen Leitungslage ein Kanal herausgefräst wird, in dem dann kein Material mehr der oberen Leitungslage vorhanden ist. Diese Vorgehensweise hat zudem den Vorteil, dass auch eine elektrische Isolierung des dritten Kühlungsbereiches 32" gegenüber dem Kontaktierungsbereich 24 erreicht wird. Ein entsprechender Isolationsbereich kann auch an der Unterseite der Leiterplatte 20 vorgesehen sein.Like the one in 2 illustrated first section 44 can be seen, are the contact area 24 and the third cooling area 32 " through an isolation area 60 separated from each other. The isolation area 60 has a low thermal conductivity. This is the third cooling area 32 " opposite the contacting area 24 thermally insulated and it is ensured that, for example, on the fifth electrical component 40 resulting heat mostly to the third cooling holes 42 " and thus the edge 50 the circuit board 20 is derived. The isolation area 60 arises, for example, from the fact that a channel is milled out of the upper line position, in which then no material of the upper line position is present. This approach also has the advantage that also an electrical insulation of the third cooling area 32 " opposite the contacting area 24 is reached. A corresponding isolation area can also be found at the bottom of the circuit board 20 be provided.

Jedes der in 2 dargestellten dritten Kühlungslöcher 42" weist eine Hüllfläche 61 auf. Zur Erzielung einer besseren Wärmeabführung ist bei jedem dieser Kühlungslöcher 42" zumindest ein Teil der Hüllfläche 61 mit einer zweiten Wärmeleitungsschicht 62 beschichtet. Vorzugsweise ist die zweite Wärmeleitungsschicht 62 lediglich auf den Oberflächen der Kühllocherweiterungen 48 aufgebracht. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn es sich bei den Kühllocherweiterungen 48 um Restbereiche von Durchkontaktierungen handelt. Die zweite Wärmeleitungsschicht 62 kann aber auch auf den Oberflächenbereichen zwischen den Kühllocherweiterungen 48 aufgebracht sein. Als Material für die zweite Wärmeleitungsschicht 62 kann beispielsweise Lötzinn verwendet werden. Eine bessere Wärmeabfuhr wird allerdings erreicht, wenn anstelle von Lötzinn Kupfer verwendet wird.Each of the in 2 illustrated third cooling holes 42 " has an envelope surface 61 on. To achieve better heat dissipation is at each of these cooling holes 42 " at least part of the envelope surface 61 with a second heat conduction layer 62 coated. Preferably, the second heat conduction layer 62 only on the surfaces of the cooling hole extensions 48 applied. This is especially the case when it comes to the Kühllocherweiterungen 48 are residual areas of vias. The second heat conduction layer 62 but also on the surface areas between the cooling hole extensions 48 be upset. As material for the second heat conduction layer 62 For example, solder can be used. However, better heat dissipation is achieved when copper is used instead of solder.

Wie der Darstellung in 2 zu entnehmen ist, weisen die dritten Kühlungslöcher 42" eine Länge auf, die in der Größenordnung der Längenausdehnung der elektrischen Bauelemente liegt. Dabei kann ein Kühlungsloch eine Länge aufweisen, die durchaus dem Vielfachen der Länge eines Bauelementekörpers entspricht. Die Länge der Kühlungslöcher wird letztlich durch die für das jeweilige zu kühlende elektrische Bauelement zu realisierende Kühlleistung festgelegt, wobei bei der Ermittlung der Kühlleistung die elektrischen Eigenschaften des Bauelements berücksichtigt werden.As the illustration in 2 it can be seen, have the third cooling holes 42 " a length which is on the order of the length dimension of the electrical components. In this case, a cooling hole may have a length which quite corresponds to the multiple of the length of a component body. The length of the cooling holes is ultimately determined by the cooling capacity to be realized for the respective electrical component to be cooled, wherein the electrical properties of the component are taken into account when determining the cooling power.

3 zeigt eine Schnittdarstellung durch die Leiterplatte 20 entlang der in 2 eingezeichneten Schnittlinie A-A. 3 shows a sectional view through the circuit board 20 along the in 2 drawn cutting line A - A ,

Die Leiterplatte 20 weist neben der Leiterplattenoberseite 58 eine Leiterplattenunterseite 64 auf. Der Kontaktierungsbereich 24 und der dritte Kühlungsbereich 32" sind voneinander durch den Isolationsbereich 60 getrennt. Auf der Leiterplatte 20 ist das fünfte elektrische Bauelement 40 montiert. Zu diesem Zweck ist eine der Bauelementekontaktierungen 28' mit einer der Leiterplattenkontaktierungen 26', die im Kontaktierungsbereich 24 angeordnet ist, verbunden. Das fünfte elektrische Bauelement 40 ist dabei so auf der Leiterplatte 20 montiert, dass der Bauelementekörper 56 über der ersten Wärmeleitungsschicht 52' angeordnet ist. Die erste Wärmeleitungsschicht 52' ist über Durchkontaktierungen 54' mit einer ersten Innenlage 66, mit einer zweiten Innenlage 68 und mit einer im Bereich der Leiterplattenunterseite 64 angeordneten unteren Leitungslage 70 verbunden. Über die Durchkontaktierungen 54' sind die erste Wärmeleitungsschicht 52', die beiden Innenlagen 66, 68 und die untere Leitungslage 70 untereinander wärmeleitfähig verbunden. Somit wird Wärme, die in dem fünften elektrischen Bauelement 40 entsteht, ausgehend von der ersten Wärmeleitungsschicht 52' sowohl in die beiden Innenlagen 66, 68 als auch in die untere Leitungslage 70 eingeleitet. Dies ermöglicht eine sehr gute Wärmabfuhr. Zum effektiven Abführen der Wärme und somit Erzielen einer möglichst großen Kühlleistung sind die Durchkontaktierungen 54' mit einem wärmeleitfähigen Material ausgefüllt. Vorzugsweise ragen die beiden Innenlagen 66, 68 und die untere Leitungslage 70 nicht in den Kontaktierungsbereich 24 hinein. Dadurch wird ein gerichtetes Abführen der Wärme zum Rand 50 der Leiterplatte 20 hin sichergestellt.The circuit board 20 points next to the PCB top 58 a circuit board base 64 on. The contacting area 24 and the third cooling area 32 " are separated from each other by the isolation area 60 separated. On the circuit board 20 is the fifth electrical component 40 assembled. For this purpose, one of the component contacts 28 ' with one of the PCB contacts 26 ' in the contacting area 24 is arranged, connected. The fifth electrical component 40 is doing so on the circuit board 20 mounted that the component body 56 over the first heat conduction layer 52 ' is arranged. The first heat conduction layer 52 ' is via vias 54 ' with a first inner layer 66 , with a second inner layer 68 and with one in the area of the PCB underside 64 arranged lower line position 70 connected. About the vias 54 ' are the first heat conduction layer 52 ' , the two inner layers 66 . 68 and the lower line position 70 connected to each other thermally conductive. Thus, heat is transferred to the fifth electrical component 40 arises, starting from the first heat conduction layer 52 ' both in the two inner layers 66 . 68 as well as in the lower line position 70 initiated. This allows a very good heat dissipation. To effectively dissipate the heat and thus achieve the greatest possible cooling capacity are the vias 54 ' filled with a thermally conductive material. Preferably, the two inner layers protrude 66 . 68 and the lower line position 70 not in the contact area 24 into it. This will be a directed dissipation of heat to the edge 50 the circuit board 20 ensured.

Die Leiterplatte 20 ist auf der Leiterplattenoberseite 58 mit einer oberen Wärmestrahlungsschicht 72 beschichtet. Ebenso ist die Leiterplatte 20 auf der Leiterplattenunterseite 64 mit einer unteren Wärmestrahlungsschicht 74 beschichtet. Beide Wärmestrahlungsschichten 72, 74 weisen einen hohen Emissionsgrad auf, was zu einer sehr guten Wärmestrahlung und somit zu einer sehr guten Wärmeabfuhr führt. Hinsichtlich der Beschichtung der Oberflächen der Leiterplatte 20 mit einer Wärmestrahlungsschicht sind verschiedene Ausgestaltungen denkbar. In einer ersten Ausgestaltung wird auf die untere Wärmestrahlungsschicht 74 verzichtet, so dass lediglich die obere Wärmestrahlungsschicht 72 vorhanden ist. Dabei kann die Leiterplattenoberseite 58 teilumfänglich oder vollständig mit der oberen Wärmestrahlungsschicht 72 bedeckt sein. In einer zweiten Ausgestaltung sind zwar beide Wärmestrahlungsschichten 72, 74 vorhanden, allerdings lediglich im dritten Kühlungsbereich 32". In einer dritten Ausgestaltung sind sowohl der Kontaktierungsbereich 24 als auch der dritte Kühlungsbereich 32" vollständig mit beiden Wärmestrahlungsschichten 72, 74 beschichtet. Vorstehende Ausführungen gelten in entsprechender Weise für sämtliche auf der Leiterplatte 20 angeordneten Kühlungsbereiche.The circuit board 20 is on the circuit board top 58 with an upper heat radiation layer 72 coated. Likewise, the circuit board 20 on the PCB bottom 64 with a lower heat radiation layer 74 coated. Both heat radiation layers 72 . 74 have a high emissivity, resulting in a very good thermal radiation and thus a very good Heat dissipation leads. With regard to the coating of the surfaces of the printed circuit board 20 Various embodiments are conceivable with a heat radiation layer. In a first embodiment is applied to the lower heat radiation layer 74 omitted, so that only the upper heat radiation layer 72 is available. In this case, the circuit board top 58 partly or completely with the upper heat radiation layer 72 be covered. In a second embodiment, although both heat radiation layers 72 . 74 available, but only in the third cooling area 32 " , In a third embodiment, both the contacting area 24 as well as the third cooling area 32 " completely with both heat radiation layers 72 . 74 coated. The above statements apply equally to all on the printed circuit board 20 arranged cooling areas.

Der dritte Kühlungsbereich 32" weist ein drittes Kühlungsloch 42" auf, das mit Kühllocherweiterungen 48 versehen ist. Die Hüllfläche 61 des dritten Kühlungsloches 42" ist zumindest im Bereich der Kühllocherweiterungen 48 mit der zweiten Wärmeleitungsschicht 62 beschichtet. Wie der Darstellung in 3 zu entnehmen ist, kann zum Abführen der an dem fünften elektrischen Bauelement 40 entstehenden Wärme ein den dritten Kühlungsbereich 32" umgebendes Fluid das dritte Kühlungsloch 42" von der Leiterplattenunterseite 64 zu der Leiterplattenoberseite 58 durchströmen.The third cooling area 32 " has a third cooling hole 42 " on, with cooling hole extensions 48 is provided. The envelope surface 61 of the third cooling hole 42 " is at least in the area of the cooling hole extensions 48 with the second heat conduction layer 62 coated. As the illustration in 3 can be seen, for discharging the on the fifth electrical component 40 resulting heat a third cooling area 32 " surrounding fluid the third cooling hole 42 " from the PCB bottom 64 to the PCB top 58 flow through.

Sowohl die erste Wärmeleitungsschicht 52', als auch die Leiterplattenkontaktierungen 26' sind Teil einer oberen Leitungslage 75. Bei der Fertigung der elektrischen Schaltung 12, genauer gesagt beim Herrichten der Leiterplatte 20 entstehen diese durch den Abtrag von Material der oberen Leitungslage 75.Both the first heat conduction layer 52 ' , as well as the PCB contacts 26 ' are part of an upper line situation 75 , In the production of the electrical circuit 12 , more precisely, when preparing the circuit board 20 These arise through the removal of material of the upper line position 75 ,

Die Darstellung in 3, gemäß der die beiden Innenlagen 66, 68 und die untere Leitungslage 70 nicht in den Kontaktierungsbereich 24 hineinragen, soll keine einschränkende Wirkung haben. Es ist auch denkbar, beispielsweise zur Realisierung von Verdrahtungen bei komplexeren elektrischen Schaltungen, dass besagte Lagen auch in den Kontaktierungsbereich 24 hineinragen. In diesem Fall ist auch für diese Lagen eine Trennung des Kontaktierungsbereiches 24 von dem dritten Kühlungsbereich 32" entsprechend dem im Bereich der Leiterplattenoberseite 58 angeordneten Isolationsbereich 60 vorzusehen.The representation in 3 , according to the two inner layers 66 . 68 and the lower line position 70 not in the contact area 24 protrude, should have no limiting effect. It is also conceivable, for example for the realization of wiring in more complex electrical circuits, said layers also in the contacting area 24 protrude. In this case, a separation of the contacting region is also for these layers 24 from the third cooling area 32 " according to the in the area of the circuit board top 58 arranged isolation area 60 provided.

Die in 3 gewählte Darstellung, gemäß der die erste Wärmeleitungsschicht 52' und die obere Leitungslage 75 nicht miteinander verbunden sind, soll keine einschränkende Wirkung haben. Es ist auch denkbar, dass beide miteinander verbunden sind.In the 3 chosen representation, according to the first heat conduction layer 52 ' and the upper line position 75 are not connected, should have no limiting effect. It is also conceivable that both are interconnected.

Die erste Wärmeleitungsschicht 52', die beiden Innenlagen 66, 68 und die untere Leitungslage 70 sind untereinander jeweils durch nicht nähere bezeichnete Zwischenschichten aus einem elektrischen Isolationsmaterial getrennt. Entsprechendes gilt zum einen für die im Bereich der dritten Kühlungslöcher 42" angeordneten Lagen, nämlich die obere Leitungslage 75, die beiden Innenlagen 66, 68 und die untere Leitungslage 70, und zum anderen für die noch zu beschreibenden Kühlungsleiterplatten.The first heat conduction layer 52 ' , the two inner layers 66 . 68 and the lower line position 70 are separated from each other by not closer designated intermediate layers of an electrical insulation material. The same applies on the one hand for those in the area of the third cooling holes 42 " arranged layers, namely the upper line position 75 , the two inner layers 66 . 68 and the lower line position 70 and the other for the cooling circuit boards to be described.

4 zeigt ebenfalls eine Schnittdarstellung der Leiterplatte 20 entlang der in 2 eingezeichneten Schnittlinie A-A. Der in 4 dargestellte dritte Kühlungsbereich 32" ist dabei allerdings gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ausgeführt. Nachfolgend werden lediglich die Unterschiede dargelegt, die gegenüber dem in 3 dargestellten dritten Kühlungsbereich 32" vorliegen. 4 also shows a sectional view of the circuit board 20 along the in 2 drawn cutting line A - A , The in 4 illustrated third cooling area 32 " is executed, however, according to an embodiment of the invention. In the following, only the differences compared to those in 3 illustrated third cooling area 32 " available.

Im Vergleich zu der in 3 dargestellten Leiterplatte weist die in 4 dargestellte Leiterplatte 20 im Bereich der dritten Kühlungslöcher 42" zum einen auf der Leiterplattenoberseite 58 keine obere Wärmestrahlungsschicht 72 und zum anderen auf der Leiterplattenunterseite 64 keine untere Wärmestrahlungsschicht 74 auf. Somit ist im Bereich der dritten Kühlungslöcher 42" sowohl die untere Leitungslage 70 als auch die obere Leitungslage 75 von außen zugänglich. Aus diesem Grund besteht im dritten Kühlungsbereich 32", genauer gesagt im Bereich der dritten Kühlungslöcher 42", zwischen der Leitungsplatte 20 einerseits und einer an der Leiterplattenoberseite 58 befestigten ersten Kühlungsleiterplatte 76 und einer an der Leiterplattenunterseite 64 befestigten zweiten Kühlungsleiterplatte 78 andererseits eine optimale Wärmeeinleitung.Compared to the in 3 illustrated circuit board has the in 4 illustrated circuit board 20 in the area of the third cooling holes 42 " on the one hand on the PCB top 58 no upper heat radiation layer 72 and on the other side of the circuit board 64 no lower heat radiation layer 74 on. Thus, in the area of the third cooling holes 42 " both the lower line position 70 as well as the upper line position 75 accessible from outside. For this reason, there is the third cooling area 32 " more precisely in the area of the third cooling holes 42 " , between the pipe plate 20 on the one hand and one on the PCB top 58 attached first cooling circuit board 76 and one on the bottom of the PCB 64 attached second cooling circuit board 78 on the other hand, an optimal heat input.

Die erste Kühlungsleiterplatte 76 weist ein erstes Zusatzkühlungsloch 80 auf. Dieses erste Zusatzkühlungsloch 80 entspricht in Form und Lage dem dritten Kühlungsloch 42" der Leiterplatte 20. Folglich ist das erste Zusatzkühlungsloch 80 in seiner Grundform ebenfalls als Langloch ausgebildet, welches an seinen Längsseiten Kühllocherweiterungen 48' aufweist. Vorteilhafterweise entspricht die Anzahl der Zusatzkühlungslöcher der ersten Kühlungsleiterplatte 76 der Anzahl der Kühlungslöcher der Leiterplatte 20. Dies gilt auch für die zweite Kühlungsleiterplatte 78. Die erste Kühlungsleiterplatte 76 weist darüber hinaus eine erste Innenlage 66' und eine zweite Innenlage 68' auf. Außerdem ist die Hüllfläche 61' des ersten Zusatzkühlungsloches 80 zumindest im Bereich der Kühllocherweiterungen 48' mit einer zweiten Wärmeleitungsschicht 62' beschichtet. Auf ihrer Kühlungsleiterplattenoberseite 82 weist die erste Kühlungsleiterplatte 76 eine dritte Wärmeleitungsschicht 86 auf. In entsprechender Weise weist die erste Kühlungsleiterplatte 76 auf ihrer Kühlungsleiterplattenunterseite 84 eine dritte Wärmeleitungsschicht 86' auf. Die auf der Kühlungsleiterplattenoberseite 82 angeordnete dritte Wärmeleitungsschicht 86 ist wiederum mit einer Wärmestrahlungsschicht 72' beschichtet.The first cooling circuit board 76 has a first additional cooling hole 80 on. This first additional cooling hole 80 corresponds in shape and location to the third cooling hole 42 " the circuit board 20 , Consequently, the first additional cooling hole is 80 in its basic form also formed as a slot, which on its long sides Kühllocherweiterungen 48 ' having. Advantageously, the number of additional cooling holes corresponds to the first cooling circuit board 76 the number of cooling holes of the circuit board 20 , This also applies to the second cooling circuit board 78 , The first cooling circuit board 76 also has a first inner layer 66 ' and a second inner layer 68 ' on. In addition, the envelope is 61 ' of the first additional cooling hole 80 at least in the area of the cooling hole extensions 48 ' with a second heat conduction layer 62 ' coated. On her cooling circuit board top 82 has the first cooling circuit board 76 a third heat conduction layer 86 on. Correspondingly, the first cooling circuit board 76 on her cooling circuit board base 84 a third heat conduction layer 86 ' on. The on the cooling circuit board top 82 arranged third heat conduction layer 86 is again with a heat radiation layer 72 ' coated.

Die erste Kühlungsleiterplatte 76 wird an der Leiterplatte 20 vorzugsweise dadurch befestigt, dass die auf der Kühlungsleiterplattenunterseite 84 angeordnete dritte Wärmeleitungsschicht 86' mit der oberen Leitungslage 75 verlötet wird. Dadurch ist eine optimale Wärmeeinleitung von der Leiterplatte 20 in die Kühlungsleiterplatte 76 gewährleistet. Es ist aber auch denkbar, die erste Kühlungsleiterplatte 76 mittels Schrauben oder Klemmen an der Leiterplatte 20 zu befestigen.The first cooling circuit board 76 is on the circuit board 20 preferably fixed by the fact that on the bottom of the cooling circuit board 84 arranged third heat conduction layer 86 ' with the upper line position 75 is soldered. This is an optimal heat input from the circuit board 20 in the cooling circuit board 76 guaranteed. But it is also conceivable, the first cooling circuit board 76 by means of screws or clamps on the circuit board 20 to fix.

Die zweite Kühlungsleiterplatte 78 ist entsprechend der ersten Kühlungsleiterplatte 76 aufgebaut. Folglich weist die zweite Kühlungsleiterplatte 78 ein zweites Zusatzkühlungsloch 88 auf. Auch das zweite Zusatzkühlungsloch 88 entspricht in Form und Lage dem dritten Kühlungsloch 42". Folglich hat das zweite Zusatzkühlungsloch 88 die Grundform eines Langloches und verfügt ebenfalls über Kühllocherweiterungen 48". Die zweite Kühlungsleiterplatte 78 weist ebenfalls eine erste Innenlage 66" und eine zweite Innenlage 68" auf. Auch ist die Hüllfläche 61" des zweiten Zusatzkühlungsloches 88 zumindest im Bereich der Kühllocherweiterungen 48" mit einer zweiten Wärmeleitungsschicht 62" beschichtet. Im Bereich ihrer Kühlungsleiterplattenoberseite 82' weist die zweite Kühlungsleiterplatte 78 eine dritte Wärmeleitungsschicht 86'" auf. Im Bereich ihrer Kühlungsleiterplattenunterseite 84' weist die zweite Kühlungsleiterplatte 78 eine dritte Wärmeleitungsschicht 86" auf, die mit einer unteren Wärmestrahlungsschicht 74' beschichtet ist.The second cooling circuit board 78 is according to the first cooling circuit board 76 built up. Consequently, the second cooling circuit board 78 a second additional cooling hole 88 on. Also the second additional cooling hole 88 corresponds in shape and location to the third cooling hole 42 " , Consequently, the second auxiliary cooling hole has 88 the basic shape of a slot and also has Kühllocherweiterungen 48 " , The second cooling circuit board 78 also has a first inner layer 66 " and a second inner layer 68 " on. Also, the envelope is 61 " of the second additional cooling hole 88 at least in the area of the cooling hole extensions 48 " with a second heat conduction layer 62 " coated. In the area of their cooling circuit board top 82 ' has the second cooling circuit board 78 a third heat conduction layer 86 '' on. In the area of their cooling circuit board base 84 ' has the second cooling circuit board 78 a third heat conduction layer 86 " on that with a lower heat radiation layer 74 ' is coated.

Entsprechend der ersten Kühlungsleiterplatte 76 ist auch die zweite Kühlungsleiterplatte 78 durch Verlöten der dritten Wärmeleitungsschicht 86'" mit der unteren Leitungslage 70 an der Leiterplatte 20 befestigt. Alternativ kann die zweite Kühlungsleiterplatte 78 an der Leiterplatte 20 auch angeschraubt oder angeklemmt werden.According to the first cooling circuit board 76 is also the second cooling circuit board 78 by soldering the third heat conduction layer 86 '' with the lower cable position 70 on the circuit board 20 attached. Alternatively, the second cooling circuit board 78 on the circuit board 20 also screwed or clamped.

Ein Vergleich der beiden Kühlungsleiterplatten 76, 78 mit der Leiterplatte 20 zeigt, dass der Aufbau der beiden Kühlungsleiterplatten 76, 78 mit dem Aufbau der Leiterplatte 20 im dritten Kühlungsbereich 32" übereinstimmt. Folglich können die Leiterplatte 20 und die beiden Kühlungsleiterplatten 76, 78 aus demselben Leiterplattenrohling hergestellt werden. Zudem bedeutet dies, dass es sich den dritten Wärmeleitungsschichten ebenfalls um Leitungslagen handelt.A comparison of the two cooling circuit boards 76 . 78 with the circuit board 20 shows that the construction of the two cooling circuit boards 76 . 78 with the structure of the circuit board 20 in the third cooling area 32 " matches. Consequently, the circuit board can 20 and the two cooling circuit boards 76 . 78 be made from the same circuit board blank. In addition, this means that the third heat conduction layers are also conduction layers.

Die in 4 gewählte Darstellung, gemäß der sowohl an der Leiterplattenoberseite 58 der Leiterplatte 20, als auch an der Leiterplattenunterseite 64 der Leiterplatte 20 jeweils eine Kühlungsleiterplatte angebracht ist, soll keine einschränkende Wirkung haben. Es ist auch denkbar, beispielsweise lediglich an der Leiterplattenoberseite 58 oder an der Leiterplattenunterseite 64 Kühlungsleiterplatten anzubringen. Auch ist es denkbar, sowohl an der Leiterplattenoberseite 58 als auch an der Leiterplattenunterseite 64 jeweils mehr als eine Kühlungsleiterplatte anzubringen.In the 4 chosen representation, according to both the PCB top 58 the circuit board 20 , as well as on the bottom of the PCB 64 the circuit board 20 each a cooling circuit board is mounted, should have no limiting effect. It is also conceivable, for example, only on the circuit board top 58 or at the bottom of the PCB 64 To install cooling circuit boards. It is also conceivable, both on the PCB top 58 as well as on the bottom of the PCB 64 each to install more than one cooling circuit board.

Vorstehend ist ausgeführt, dass die Leiterplatte 20 im Bereich der dritten Kühlungslöcher 42" sowohl auf der Leiterplattenoberseite als auch auf der Leiterplattenunterseite keine Wärmestrahlungsschicht aufweist, um Kühlungsleiterplatten befestigen zu können. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Leiterplatte 20 dennoch sowohl auf der Leiterplattenoberseite 58 als auch auf der Leiterplattenunterseite 64 jeweils mit einer Wärmestrahlungsschicht versehen ist, wobei allerdings in die jeweilige Leiterplattenoberfläche hineinragenden Restringe der Kühllocherweiterungen ausgespart sind und somit nicht mit der Wärmestrahlungsschicht bedeckt sind. Entsprechendes gilt für die Kühlungsleiterplatten. Diese von der Wärmestrahlungsschicht freigestellten Flächen reichen aus, um die Kühlungsleiterplatten an der Leiterplatte oder untereinander zu befestigen. Anhand einer an einer Leiterplatte zu befestigenden Kühlungsleiterplatte wird die dabei angewandte Vorgehensweise beschrieben. Auf die Restringe wird beispielsweise eine Zinnpaste aufgetragen. Die Kühlungsleiterplatte wird auf der Leiterplatte aufgelegt und mittels Reflowverfahren oder Dampfphasenverfahren festgelötet.The above is stated that the circuit board 20 in the area of the third cooling holes 42 " has no heat radiation layer on both the top of the circuit board and on the underside of the circuit board in order to secure cooling circuit boards can. Alternatively it can be provided that the circuit board 20 nevertheless, both on the PCB top 58 as well as on the PCB bottom 64 is in each case provided with a heat radiation layer, wherein, however, are projected into the respective circuit board surface protruding residual rings of the cooling holes extensions and thus are not covered with the heat radiation layer. The same applies to the cooling circuit boards. These exposed by the heat radiation layer surfaces are sufficient to secure the cooling circuit boards to the circuit board or with each other. On the basis of a printed circuit board to be mounted on a cooling circuit board, the procedure used is described. For example, a tin paste is applied to the residual rings. The cooling circuit board is placed on the circuit board and soldered by reflow or vapor phase method.

Aus Gründen der Darstellbarkeit ist die Zahl der Durchkontaktierungen 54', die in 3 und in 4 dargestellt ist, geringer als die Zahl der in 2 dargestellten Durchkontaktierungen 54. Dies soll keine einschränkende Wirkung haben.For illustrative purposes, the number of vias is 54 ' , in the 3 and in 4 is shown, less than the number of in 2 illustrated vias 54 , This is not intended to be limiting.

5 zeigt in einer Draufsicht einen zweiten Ausschnitt 90 der Leiterplatte 20. Dabei ist der zweite Kühlungsbereich 32' gemäß einem zweiten Beispiel ausgeführt. 5 shows in a plan view a second section 90 the circuit board 20 , Here is the second cooling area 32 ' executed according to a second example.

Der Kontaktierungsbereich 24 und der zweite Kühlungsbereich 32' sind durch einen Isolationsbereich 60' voneinander getrennt. Der Kontaktierungsbereich 24 weist Leiterplattenkontaktierungen 26'" auf. Mit diesen Leiterplattenkontaktierungen 26'" sind Bauelementekontaktierungen 28" des dritten elektrischen Bauelements 36 verbunden. Der zweite Kühlungsbereich 32' weist eine erste Wärmeleitungsschicht 52" auf. Das dritte elektrische Bauelement 36 ist so auf der Leiterplatte 20 montiert, dass sein Bauelementekörper 56' im zweiten Kühlungsbereich 32' so angeordnet ist, dass sich die erste Wärmeleitungsschicht 52" unterhalb des Bauelementekörpers 56' befindet.The contacting area 24 and the second cooling area 32 ' are through an isolation area 60 ' separated from each other. The contacting area 24 has PCB contacts 26 '' on. With these PCB contacts 26 '' are component contacts 28 " of the third electrical component 36 connected. The second cooling area 32 ' has a first heat conduction layer 52 " on. The third electrical component 36 is so on the circuit board 20 mounted that his component body 56 ' in the second cooling area 32 ' is arranged so that the first heat conduction layer 52 " below the component body 56 ' located.

In dem zweiten Kühlungsbereich 32' sind zweite Kühlungslöcher 42' angeordnet. Auch die zweiten Kühlungslöcher 42' entsprechen in ihrer Grundform einem Langloch und weisen Kühlungslocherweiterungen 48'" auf. Die Hüllflächen 61'" der zweiten Kühlungslöcher 42' sind zumindest im Bereich der Kühllocherweiterungen 48'" mit einer zweiten Wärmeleitungsschicht 62'" beschichtet. In the second cooling area 32 ' are second cooling holes 42 ' arranged. Also the second cooling holes 42 ' correspond in their basic form a slot and have Kühlungslocherweiterungen 48 '' on. The envelope surfaces 61 '' the second cooling holes 42 ' are at least in the area of the cooling hole extensions 48 '' with a second heat conduction layer 62 '' coated.

Im Vergleich zu den dritten Kühlungslöchern 42" sind die zweiten Kühlungslöcher 42' nicht parallel zueinander angeordnet. Bezogen auf das dritte elektrische Bauelement 36, dem die beiden zweiten Kühlungslöcher 42' zum Zweck der Kühlung zugeordnet sind, verfügen diese beiden zweiten Kühlungslöcher 42' jeweils über ein bauelementenahes Lochende 92, 92' und über ein bauelementefernes Lochende 94, 94'. Die beiden zweiten Kühlungslöcher 42' sind nun so angeordnet, dass die beiden bauelementenahen Lochenden 92, 92' einen größeren Abstand zueinander aufweisen als die beiden bauelementefernen Lochenden 94, 94'. Die beiden zweiten Kühlungslöcher 42' sind somit unter einem Winkel zueinander angeordnet. Diese Art der Anordnung der Kühlungslöcher kann auch auf Kühlungsbereiche übertragen werden, die mehr als zwei Kühlungslöcher aufweisen.Compared to the third cooling holes 42 " are the second cooling holes 42 ' not arranged parallel to each other. Relative to the third electrical component 36 to which the two second cooling holes 42 ' assigned for the purpose of cooling, these two have second cooling holes 42 ' in each case via a component-close hole end 92 . 92 ' and over a device-tight hole end 94 . 94 ' , The two second cooling holes 42 ' are now arranged so that the two component near hole ends 92 . 92 ' have a greater distance from each other than the two component hole-distal ends 94 . 94 ' , The two second cooling holes 42 ' are thus arranged at an angle to each other. This type of arrangement of the cooling holes can also be transferred to cooling areas having more than two cooling holes.

6 zeigt in einer Draufsicht erneut den zweiten Ausschnitt 90 der Leiterplatte 20. Allerdings weist hier der zweite Ausschnitt 90 einen Kühlungsbereich 32'a auf, der gegenüber dem in 5 dargestellten zweiten Kühlungsbereich 32' alternativ ausgestaltet ist. In 6 ist somit ein Kühlungsbereich gemäß einem dritten Beispiel dargestellt. Die in dem alternativ ausgestalteten zweiten Kühlungsbereich 32'a angeordneten Kühlungslöcher entsprechen in Aufbau, Lage und Form denjenigen Kühlungslöchern, die im zweiten Kühlungsbereich 32' angeordnet sind. Die beiden Kühlungsbereiche 32' und 32'a unterscheiden sich allerdings dadurch voneinander, dass dem alternativ ausgestalteten zweiten Kühlungsbereich 32'a angeordneten Kühlungslöcher entsprechen in Aufbau, Lage und Form denjenigen Kühlungslöchern, die im zweiten Kühlungsbereich 32' angeordnet sind. Die beiden Kühlungsbereiche 32' und 32'a unterscheiden sich allerdings dadurch voneinander, dass dem alternativ ausgestalteten zweiten Kühlungsbereich 32'a neben der Funktion der Kühlung zusätzlich noch die Funktion eines elektrischen Anschlusses zukommt. Dem zweiten Kühlungsbereich 32' kommt lediglich die Funktion der Kühlung zu. Nachfolgend wird der alternativ ausgestaltete zweite Kühlungsbereichs 32'a beschrieben. Dies erfolgt in erster Linie anhand der zwischen den beiden Kühlungsbereichen 32' und 32'a vorliegenden Unterschiede. Bei Komponenten, deren Bezugziffer mit einem „a“ versehen ist, handelt es sich um Komponenten, die gegenüber den entsprechenden in 5 dargestellten Komponenten, alternativ ausgebildet sind. Aus Gründen der Vereinfachung wird nachfolgend lediglich bei den relevanten Komponenten die Formulierung „alternativ“ vorangestellt. 6 shows in a plan view again the second section 90 the circuit board 20 , However, here is the second section 90 a cooling area 32'a on, opposite to the in 5 illustrated second cooling area 32 ' is alternatively configured. In 6 Thus, a cooling area according to a third example is shown. The in the alternatively configured second cooling area 32'a arranged cooling holes correspond in construction, location and shape of those cooling holes, in the second cooling area 32 ' are arranged. The two cooling areas 32 ' and 32'a However, they differ from each other in that the second cooling area configured as an alternative 32'a arranged cooling holes correspond in construction, location and shape of those cooling holes, in the second cooling area 32 ' are arranged. The two cooling areas 32 ' and 32'a However, they differ from each other in that the second cooling area configured as an alternative 32'a In addition to the function of the cooling additionally has the function of an electrical connection. The second cooling area 32 ' only the function of cooling comes to you. Hereinafter, the second cooling area configured as an alternative will be described 32'a described. This is done primarily on the basis of the between the two cooling areas 32 ' and 32'a present differences. Components whose reference number is marked with an "a" are components that differ from the corresponding ones in 5 shown components, are alternatively formed. For the sake of simplicity, the term "alternative" will be prefixed below only for the relevant components.

Ein Kontaktierungsbereich 24 und der alternative zweite Kühlungsbereich 32'a sind durch einen alternativen Isolationsbereich 60'a voneinander getrennt, wobei der alternative Isolationsbereich 60'a einen ersten Fortsatz 96 aufweist. Der Kontaktierungsbereich 24 weist Leiterplattenkontaktierungen 26"'a auf. Mit diesen Leiterplattenkontaktierungen 26"'a sind Bauelementekontaktierungen 28"a eines alternativen dritten elektrischen Bauelements 36a verbunden. Der alternative zweite Kühlungsbereich 32'a weist eine alternative erste Wärmeleitungsschicht 52"a auf. Das alternative dritte elektrische Bauelement 36a ist so auf der Leiterplatte 20 montiert, dass sich die alternative erste Wärmeleitungsschicht 52"a unterhalb seines Bauelementekörpers 56'a befindet.A contacting area 24 and the alternative second cooling area 32'a are through an alternative isolation area 60'a separated, with the alternative isolation area 60'a a first extension 96 having. The contacting area 24 has PCB contacts 26 "'a on. With these PCB contacts 26 "'a are component contacts 28 "a an alternative third electrical component 36a connected. The alternative second cooling area 32'a has an alternative first heat conduction layer 52 "a on. The alternative third electrical component 36a is so on the circuit board 20 mounted that is the alternative first heat conduction layer 52 "a below its component body 56'a located.

Das alternative dritte elektrische Bauelement 36a weist eine Bauelementfahne auf. Diese befindet sich vorzugsweise an der Unterseite des Bauelementekörpers 56'a und ist somit in 6 nicht sichtbar. Die Bauelementefahne kann aber auch seitlich an dem Bauelementekörper 56'a angeordnet sein. Mit der Bauelementefahne ist ein elektrischer Anschluss eines in dem Bauelementekörper 56'a verbauten Halbleitersubstrats elektrisch verbunden. Das alternative dritte elektrische Bauelement 36a ist über diese Bauelementefahne elektrisch mit der alternativen ersten Wärmeleitungsschicht 52"a verbunden. Beispielsweise ist hierfür die Bauelementefahne an der alternativen ersten Wärmeleitungsschicht 52"a angelötet. Somit ist das alternative dritte elektrische Bauelement 36a auch wärmeleitfähig mit der alternativen ersten Wärmeleitungsschicht 52"a verbunden. Der alternative zweite Kühlungsbereich 32'a hat somit nicht nur eine Kühlungsfunktion, ihm kommt zudem auch die Funktion eines elektrischen Anschlusses zu. Das alternative dritte elektrische Bauelement 36a ist somit zumindest mit seinem als Bauelementefahne ausgestalteten elektrischen Anschluss über die alternative erste Wärmeleitungsschicht 52"a mit einer der Leiterplattenkontaktierungen 26"'a elektrisch verbunden. Hierzu weist die alternative erste Wärmeleitungsschicht 52"a einen zweiten Fortsatz 98 auf, der in den ersten Fortsatz 96 des alternativen Isolationsbereichs 60'a hineinragt. Dieser zweite Fortsatz 98 ist mit einer der Leiterplattenkontaktierungen 26"'a elektrisch verbunden.The alternative third electrical component 36a has a component lug. This is preferably located on the underside of the component body 56'a and is thus in 6 not visible. But the component flag can also be on the side of the component body 56'a be arranged. With the component flag is an electrical connection one in the component body 56'a built semiconductor substrate electrically connected. The alternative third electrical component 36a is electrically across this component flag with the alternative first heat conduction layer 52 "a connected. For example, this is the component flag on the alternative first heat conduction layer 52 "a soldered. Thus, the alternative third electrical device 36a also thermally conductive with the alternative first heat conduction layer 52 "a connected. The alternative second cooling area 32'a thus not only has a cooling function, it also comes to the function of an electrical connection. The alternative third electrical component 36a is thus at least with its designed as a component flag electrical connection on the alternative first heat conduction layer 52 "a with one of the PCB contacts 26 "'a electrically connected. For this purpose, the alternative first heat conduction layer 52 "a a second extension 98 on, in the first extension 96 of the alternative isolation area 60'a protrudes. This second extension 98 is with one of the PCB contacts 26 "'a electrically connected.

Die Beschreibung der elektrischen Funktion anhand eines Kühlungsbereichs, der Kühlungslöcher aufweist, die unter einem Winkel zueinander angeordnet sind, soll keine einschränkende Wirkung haben. Selbstverständlich kann diese Funktion auch bei einem Kühlungsbereich implementiert sein, dessen Kühlungslöcher parallel zueinander angeordnet sindThe description of the electric function from a cooling portion having cooling holes arranged at an angle to each other is not intended to be restrictive. Of course, this function can also be implemented in a cooling area, the cooling holes are arranged parallel to each other

Anhand der 7, 8 und 9 werden die für die Herstellung eines Kühlungsloches auszuführenden Arbeitsschritte beschrieben. In entsprechender Weise können auch Zusatzkühlungslöcher hergestellt werden. Based on 7 . 8th and 9 The steps to be carried out for the production of a cooling hole are described. In a corresponding manner, additional cooling holes can be produced.

7 zeigt einen an einem Rand 50' einer Leiterplatte 20' befindlichen Bereich 100, in welchem ein Kühlungsbereich mit zumindest einem Kühlungsloch entstehen soll. Zunächst wird eine Vielzahl von Durchkontaktierungen 102 in dem Bereich 100 erzeugt. Hierzu wird zunächst in einem ersten Arbeitsschritt eine entsprechende Vielzahl von Löcher 104 in die Leiterplatte 20' gebohrt. Von diesen Löchern ist eines exemplarisch mit der Bezugsziffer 104 bezeichnet. 7 shows one on an edge 50 ' a circuit board 20 ' located area 100 in which a cooling area with at least one cooling hole is to be created. First, a variety of vias 102 in that area 100 generated. For this purpose, first in a first step, a corresponding plurality of holes 104 in the circuit board 20 ' drilled. Of these holes, one is exemplified by the reference numeral 104 designated.

In einem zweiten Arbeitsschritt werden die Löcher 104 metallisiert. Dabei wird auf die Hüllflächen der Löcher 104 jeweils eine Metallschicht aufgalvanisiert. Eine dieser Metallschichten ist exemplarisch mit der Bezugsziffer 106 bezeichnet. Durch die Metallschicht 106 sind sämtliche Lagen der Leiterplatte miteinander wärmeleitfähig verbunden. Somit sind eine obere Leitungslage und eine untere Leitungslage untereinander verbunden, und sofern die Leiterplatte 20' Innenlagen aufweist, auch diese. Die Metallschicht 106 wird vorzugsweise so aufgalvanisiert, dass diese orthogonal zu innerhalb der Leiterplatte angeordneten Innenlagen ausgerichtet ist. Das Metallisieren der Hüllflächen führt zu einer die Wärmeabfuhr begünstigenden Oberflächenvergrößerung. Vorteilhafterweise ist die Metallschicht 106 so ausgeführt, dass diese keine glatte, sondern eine deutlich raue Oberfläche aufweist. Dies bewirkt eine weitere Oberflächenvergrößerung. Bei der Metallschicht 106 handelt es sich um eine zweite Wärmeleitungsschicht.In a second step, the holes 104 metallized. It is on the envelope surfaces of the holes 104 each galvanized a metal layer. One of these metal layers is exemplified by the reference numeral 106 designated. Through the metal layer 106 All layers of the circuit board are connected to each other thermally conductive. Thus, an upper line layer and a lower line layer are interconnected, and provided the circuit board 20 ' Inner layers, including these. The metal layer 106 is preferably plated so that it is aligned orthogonal to within the circuit board arranged inner layers. The metallization of the envelope surfaces leads to a heat dissipation favoring surface enlargement. Advantageously, the metal layer 106 designed so that this has no smooth, but a significantly rough surface. This causes a further increase in surface area. At the metal layer 106 it is a second heat conduction layer.

In einem dritten Arbeitsschritt wird in einem durch ein Rechteck 108 angedeuteten Bereich Material der Leiterplatte 20' abgetragen, vorzugsweise abgefräst. Das fertige Kühlungsloch 42"' vor Augen habend, bedeutet dies, dass ein Langloch 46' in die Leiterplatte 20' gefräst wird. Durch das Langloch 46' wird das Durchströmungsverhalten des Fluids, welches das fertige Kühlungsloch 42'" durchströmt, verbessert.In a third step is in a rectangle 108 indicated area material of the circuit board 20 ' removed, preferably milled. The finished cooling hole 42 "' having in mind this means that a slot 46 ' in the circuit board 20 ' is milled. Through the slot 46 ' is the flow behavior of the fluid, which is the final cooling hole 42 '' flows through, improves.

Das fertige Kühlungsloch 42'" ist somit fertigungstechnisch aus Durchkontaktierungen 102 und einem Langloch 46' aufgebaut. Das fertige Kühlungsloch 42'" beinhaltet ein Langloch 46' und Kühllocherweiterungen 48"'. Die Kühllocherweiterungen 48'" entsprechen ebenfalls Kühlungslöchern, wobei die Kühllocherweiterungen Restbereiche der Durchkontaktierungen darstellen.The finished cooling hole 42 '' is thus manufacturing technology from vias 102 and a long hole 46 ' built up. The finished cooling hole 42 '' includes a slot 46 ' and cooling hole extensions 48 "' , The cooling hole extensions 48 '' also correspond to cooling holes, the cooling holes extensions represent residual areas of the vias.

Vorstehend ist ausgeführt, dass für die Herstellung eines Kühlungslochs, welches ein Langloch und Kühllocherweiterungen beinhaltet, drei Arbeitsschritte ausgeführt werden. Es ist auch denkbar, bei der Herstellung eines Kühlungsbereiches lediglich die beiden ersten Arbeitsschritte auszuführen und somit auf den dritten Arbeitsschritt zu verzichten. In diesem Fall weist der Kühlungsbereich eine Vielzahl von Kühlungslöchern auf, die als Durchkontaktierungen ausgeführt sind. Diese Kühlungslöcher weisen paarweise einen sehr kleinen Abstand zueinander auf. Vorzugsweise sind die Durchkontaktierungen in Form einer Doppelreihe angeordnet, wobei die beiden Reihen in einem sehr kleinen Abstand parallel zueinander angeordnet sind. Die innerhalb einer Reihe angeordneten Durchkontaktierungen weisen dabei einen sehr kleinen Abstand zueinander auf. Für sämtliche dieser Abstände gilt, dass diese sehr viel kleiner sind als der Durchmesser der Durchkontaktierungen. In diesem Fall weist der Kühlungsbereich eine Vielzahl von Kühlungslöchern auf, die entsprechend der Darstellung in 7 angeordnet sind. Alternativ können die beiden Reihen der Doppelreihe entsprechend der Darstellung in 5 auch unter einem Winkel zueinander angeordnet sein.It has been stated above that three work steps are carried out for the production of a cooling hole, which includes a slot and cooling hole extensions. It is also conceivable to carry out only the first two working steps in the production of a cooling region and thus to dispense with the third working step. In this case, the cooling area has a plurality of cooling holes, which are designed as plated-through holes. These cooling holes are in pairs a very small distance from each other. Preferably, the vias are arranged in the form of a double row, wherein the two rows are arranged in a very small distance parallel to each other. The arranged within a row vias have a very small distance from each other. For all these distances applies that these are much smaller than the diameter of the vias. In this case, the cooling area has a plurality of cooling holes, which, as shown in FIG 7 are arranged. Alternatively, the two rows of the double row as shown in FIG 5 be arranged at an angle to each other.

8 zeigt das fertige Kühlungsloch 42"'. Es beinhaltet ein Langloch 46' und Kühllocherweiterungen. Eine dieser Kühllocherweiterungen ist exemplarisch mit der Bezugsziffer 48"" bezeichnet. Bei den Kühllocherweiterungen 48"" handelt es sich um Restbereiche der Durchkontaktierungen 102. Das fertige Kühlungsloch 42'" weist gerundete Enden 110 auf. Diese entstehen, wenn das Langloch 46' unter Verwendung eines einzigen Fräsers hergestellt wird, dessen Durchmesser der Breite des Langloches 46' entspricht. Die Kühllocherweiterungen 48"" weisen eine Hüllfläche 61"" auf, die mit einer zweiten Wärmeleitungsschicht, nämlich einer aufgalvanisierten Metallschicht beschichtet ist. Für eine Kühllocherweiterung ist dies zweite Wärmeleitungsschicht exemplarisch mit einer Bezugsziffer 62"" bezeichnet. 8th shows the finished cooling hole 42 "' , It includes a slot 46 ' and cooling hole extensions. One of these Kühllocherweiterungen is exemplified by the reference numeral 48 "" designated. For the cooling hole extensions 48 "" These are residual areas of the plated-through holes 102 , The finished cooling hole 42 '' has rounded ends 110 on. These arise when the slot 46 ' is made using a single milling cutter, the diameter of the width of the elongated hole 46 ' equivalent. The cooling hole extensions 48 "" have an envelope surface 61 "" on, which is coated with a second heat conduction layer, namely a galvanized metal layer. For a cooling hole extension, this second heat conduction layer is exemplified by a reference numeral 62 "" designated.

9 zeigt ein alternativ ausgestaltetes fertiges Kühlungsloch 42"'a, welches alternativ ausgestaltete Enden 110a aufweist. Diese Enden 110a entstehen dadurch, dass in dem ersten Arbeitsschritt zusätzlich zu den paarweise angeordneten Durchkontaktierungen zwei weitere Durchkontaktierungen hergestellt werden. Von diesen weiteren Durchkontaktierungen ist jeweils eine im Bereich der abschließenden Durchkontaktierungspaare angeordnet, und zwar vorzugsweise mittig zwischen den beiden abschließenden Durchkontaktierungen. In diesem Fall kann das alternativ ausgestaltete Langloch 46'a unter Verwendung eines Fräsers gefräst werden, der einen kleineren Radius aufweist, als der Fräser, der zur Herstellung des in 8 dargestellten Langloches 46' verwendet wird. Das alternativ ausgestaltete Kühlungsloch 42"'a weist an seinen Stirnseiten Durchkontaktierungen auf, genauer gesagt Restbereiche von Durchkontaktierungen. Mit Blick auf die Herstellungskosten für eine elektrische Schaltung werden die Kühlungslöcher vorzugsweise so ausgestaltet, wie dies in 8 dargestellt ist. Der Grund ist, dass für die Herstellung eines solchen Kühlungsloches weniger Werkzeugwechsel erforderlich sind. Für das Fräsen des Langloches 46' kann beispielsweise derjenige Fräser verwendet werden, der ohnehin für das Fräsen der Außenkontur der Leiterplatte verwendet wird. 9 shows an alternatively configured finished cooling hole 42 "'a , which alternatively configured ends 110a having. These ends 110a arise from the fact that in the first step in addition to the paired vias, two further vias are made. Of these further plated-through holes, one is in each case arranged in the region of the final through-connection pairs, preferably centrally between the two final plated-through holes. In this case, the alternatively configured slot 46'a be milled using a milling cutter having a smaller radius than the cutter used to make the in 8th shown long holes 46 ' is used. The alternatively configured cooling hole 42 "'a has at its ends on vias, more precisely, remaining areas of vias. In view of the manufacturing cost of an electric circuit, the cooling holes are preferably configured as shown in FIG 8th is shown. The reason is that fewer tool changes are required to make such a cooling hole. For milling the oblong hole 46 ' For example, that cutter can be used which is used anyway for milling the outer contour of the printed circuit board.

Die anhand der 7, 8 und 9 beschriebene Herstellung eines Kühlungsloches hat mehrere Vorteile. Zum einen werden Layoutelemente verwendet, die bei der Herrichtung einer Leiterplatte ohnehin zum Einsatz kommen. Ein solches Layoutelement ist beispielsweise eine Durchkontaktierung. Zum anderen kommen Fertigungsverfahren wie Fräsen oder Bohren zum Einsatz, die bei der Herrichtung einer Leiterplatte ohnehin eingesetzt werden. Die Kühlungslöcher lassen sich somit mit einem sehr geringen Kostenaufwand herstellen. Da die Kosten für einen aus Kühlungslöchern aufgebauten Kühlungsbereich niedriger sind, als die Kosten für einen konventionellen Kühlkörper, beispielsweise ein auf ein elektrisches Bauelement aufzusetzenden Aluminiumkühlkörper, reduzieren sich somit die Herstellungskosten für elektrische Schaltungen.The basis of the 7 . 8th and 9 described production of a cooling hole has several advantages. On the one hand layout elements are used, which are used anyway in the preparation of a printed circuit board. Such a layout element is, for example, a plated-through hole. On the other hand, manufacturing methods such as milling or drilling are used, which are used anyway in the preparation of a printed circuit board. The cooling holes can thus be produced at a very low cost. Thus, since the cost of a cooling area made up of cooling holes is lower than the cost of a conventional heat sink, such as an aluminum heat sink to be placed on an electrical component, the cost of manufacturing electrical circuits is reduced.

Alternativ kann ein Kühlungsloch auch dergestalt hergestellt werden, dass in einem ersten Arbeitsschritt zunächst ein Langloch gefräst wird. In einem zweiten Arbeitsschritt werden dann an den beiden Längsseiten des Langlochs vorzugsweise halbkreisförmig ausgebildete Kühllocherweiterungen angebracht. Dies erfolgt beispielsweise durch Bohren oder Fräsen. In einem dritten Arbeitsschritt werden die Hüllflächen der Kühllocherweiterungen metallisiert, d.h. es wird eine Metallschicht aufgalvanisiert.Alternatively, a cooling hole can also be produced in such a way that in a first step, a slot is first milled. In a second step, preferably semi-circular cooling holes extensions are then attached to the two longitudinal sides of the slot. This is done for example by drilling or milling. In a third step, the envelope surfaces of the cooling hole extensions are metallized, i. a metal layer is galvanized on.

Das Abführen von Wärme lässt sich dadurch verbessern, dass in dem Gehäuse, in dem die neue Schaltung eingebaut ist, zusätzlich ein Lüfter eingebaut wird, der so innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, dass das Durchströmen des Fluids durch das Kühlungsloch unterstützt wird.The dissipation of heat can be improved by additionally installing in the housing in which the new circuit is installed a fan which is arranged inside the housing in such a way that the passage of the fluid through the cooling hole is assisted.

Claims (14)

Elektrische Schaltung mit mindestens einer Leiterplatte (20, 20') und einer Anzahl von mit Bauelementekontaktierungen (28, 28', 28", 28"a) versehener elektrischer Bauelemente (22, 30, 34, 36, 36a, 38, 40) mit zumindest einem zu kühlenden elektrischen Bauelement (34, 36, 36a, 38, 40), wobei die Leiterplatte (20, 20') mit einer Leiterplattenoberseite (58) und einer Leiterplattenunterseite (64) versehen ist und einen Kontaktierungsbereich (24) und zumindest einen Kühlungsbereich (32, 32', 32'a, 32") aufweist, wobei der Kontaktierungsbereich (24) eine Anzahl von Leiterplattenkontaktierungen (26, 26', 26,", 26"', 26"'a) aufweist, mit denen die Bauelementekontaktierungen (28, 28', 28", 28"a) elektrisch leitend verbunden sind, wobei der Kühlungsbereich (32, 32', 32'a, 32") dem in dem Kontaktierungsbereich (24) angeordneten zu kühlenden elektrischen Bauelement (34, 36, 36a, 38, 40) zugeordnet ist, und wobei der Kühlungsbereich (32, 32', 32'a, 32") dazu ausgebildet ist, Wärme abzuführen, die an dem beim Betrieb der elektrischen Schaltung von einem elektrischen Strom durchflossenen elektrischen Bauelement (34, 36, 36a, 38, 40) entsteht, wobei der Kühlungsbereich (32, 32', 32'a, 32") zumindest ein Kühlungsloch (42, 42', 42", 102) aufweist, wobei das Kühlungsloch (42, 42', 42", 102) so ausgebildet ist, dass zum Abführen der Wärme ein den Kühlungsbereich (32, 32', 32'a, 32") umgebendes Fluid das Kühlungsloch (42, 42', 42", 102) von der Leiterplattenunterseite (64) zur Leiterplattenoberseite (58) durchströmen kann, dadurch gekennzeichnet, dass im Kühlungsbereich (32, 32', 32") auf der Leiterplattenoberseite (58) und/oder auf der Leiterplattenunterseite (64) eine Anzahl von Kühlungsleiterplatten (76, 78) angebracht sind, wobei die Kühlungsleiterplatten (76, 78) jeweils zumindest ein Zusatzkühlungsloch (80, 88) aufweisen, das in Form und Lage dem Kühlungsloch (42, 42', 42") der Leiterplatte (20) entspricht.Electrical circuit comprising at least one printed circuit board (20, 20 ') and a number of electrical components (22, 30, 34, 36, 36a, 38, 40) provided with component contacts (28, 28', 28 ", 28" a) at least one electrical component to be cooled (34, 36, 36a, 38, 40), wherein the printed circuit board (20, 20 ') with a printed circuit board upper side (58) and a printed circuit board underside (64) is provided and a contacting region (24) and at least one Cooling region (32, 32 ', 32'a, 32 "), wherein the contacting region (24) comprises a number of PCB contacts (26, 26', 26,", 26 "', 26"' a), with which the Device contacts (28, 28 ', 28 ", 28" a) are electrically conductively connected, wherein the cooling region (32, 32', 32'a, 32 ") in the contacting region (24) arranged to be cooled electrical component (34, 36, 36a, 38, 40), and wherein the cooling area (32, 32 ', 32'a, 32 ") is adapted to dissipate heat, which arises at the electrical component (34, 36, 36a, 38, 40) through which an electric current flows during operation of the electrical circuit, wherein the cooling region (32, 32 ', 32'a, 32 ") has at least one cooling hole (42, 42 ', 42 ", 102), wherein the cooling hole (42, 42', 42", 102) is formed so that for dissipating the heat surrounding the cooling region (32, 32 ', 32'a, 32 ") Fluid the cooling hole (42, 42 ', 42 ", 102) from the circuit board bottom side (64) to the circuit board upper side (58) can flow through, characterized in that in the cooling region (32, 32', 32") on the circuit board top side (58) and a number of cooling circuit boards (76, 78) are mounted on the underside of the circuit board (64), the cooling circuit boards (76, 78) each having at least one additional cooling hole (80, 88) shaped and positioned in the cooling hole (42, 42) ', 42 ") corresponds to the printed circuit board (20). Elektrische Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlungsbereich eine Vielzahl von Kühlungslöchern (102) aufweist, die so angeordnet sind, dass sie paarweise zueinander einen sehr kleinen Abstand aufweisen.Electrical circuit after Claim 1 characterized in that the cooling area comprises a plurality of cooling holes (102) arranged to be a very small distance apart in pairs. Elektrische Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlungsloch (42, 42', 42", 42"', 42"'a) ein Langloch (46, 46', 46'a) beinhaltet.Electrical circuit after Claim 1 or 2 , characterized in that the cooling hole (42, 42 ', 42 ", 42"', 42 "'a) includes a slot (46, 46', 46'a). Elektrische Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Langloch (46, 46', 46'a) an zumindest einer Längsseite eine Anzahl von Kühllocherweiterungen (48, 48"', 48"") aufweist.Electrical circuit after Claim 3 , characterized in that the slot (46, 46 ', 46'a) on at least one longitudinal side a number of Kühllocherweiterungen (48, 48 "', 48""). Elektrische Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühllocherweiterungen (48, 48"', 48"") kreisbogenförmig ausgebildet sind.Electrical circuit after Claim 4 , characterized in that the cooling hole extensions (48, 48 "', 48"") are formed in a circular arc. Elektrische Schaltung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Langloch (46) eine Längsachse aufweist, wobei das Langloch (46) so ausgerichtet ist, dass die Längsachse vom Bauelement (34, 36, 36a, 38, 40) weg hin zu einem Rand (50) der Leiterplatte (20) verläuft.Electrical circuit according to one of Claims 3 to 5 , characterized in that the slot (46) has a longitudinal axis, wherein the slot (46) is aligned so that the longitudinal axis of the device (34, 36, 36 a, 38, 40) away towards an edge (50) of the circuit board (20) runs. Elektrische Schaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlungsbereich (32', 32'a, 32") mindestens zwei länglich ausgebildete Kühlungslöcher (42') aufweist, die jeweils ein bauelementfernes und ein bauelementnahes Lochende aufweisen, wobei die bauelementnahen Lochenden (92, 92') paarweise einen größeren Abstand zueinander aufweisen als die bauelementfernen Lochenden (94, 94').Electrical circuit according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling region (32 ', 32'a, 32 ") has at least two elongated cooling holes (42'), each one remote from the building element and a close to the building element hole end, wherein the close to the building element hole ends (92, 92 ') in pairs have a greater distance from one another than the component distal hole ends (94, 94'). Elektrische Schaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (20) zumindest im Kühlungsbereich (32, 32', 32'a, 32") eine Anzahl von innerhalb der Leiterplatte (20) verlaufender Innenlagen (66, 68) aufweist, wobei die Innenlagen (66, 68) zumindest mit einer auf der Leiterplattenoberseite (58) aufgebrachten ersten Wärmeleitungsschicht (52, 52', 52", 52"a) über eine Anzahl von Durchkontaktierungen (54, 54') verbunden sind.Electrical circuit according to one of the preceding claims, characterized in that the circuit board (20) at least in the cooling region (32, 32 ', 32'a, 32 ") a number of within the circuit board (20) extending inner layers (66, 68) in that the inner layers (66, 68) are connected at least to a first heat-conducting layer (52, 52 ', 52 ", 52" a) applied to the upper side of the printed circuit board (58) via a number of plated-through holes (54, 54'). Elektrische Schaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das montierte elektrische Bauelement (36, 36a, 40) ferner einen Bauelementekörper (56, 56', 56'a) aufweist, wobei der Bauelementekörper (56, 56', 56'a) im Kühlungsbereich (32', 32'a, 32") angeordnet ist und die erste Wärmeleitungsschicht (52', 52", 52"a) und die Durchkontaktierungen (54') unterhalb des Bauelementekörpers (56, 56', 56'a) angeordnet sind.Electrical circuit after Claim 8 characterized in that the assembled electrical component (36, 36a, 40) further comprises a component body (56, 56 ', 56'a), wherein the component body (56, 56', 56'a) in the cooling region (32 ', 32'a, 32 ") and the first heat conduction layer (52 ', 52", 52 "a) and the vias (54') are disposed below the device body (56, 56 ', 56'a). Elektrische Schaltung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchkontaktierungen (54, 54') mit einem wärmeleitfähigen Material ausgefüllt sind.Electrical circuit according to one of Claims 8 or 9 , characterized in that the plated-through holes (54, 54 ') are filled with a thermally conductive material. Elektrische Schaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlungsloch (42, 42', 42", 42'", 42"'a) eine innerhalb der Leiterplatte verlaufende Hüllfläche (61, 61"', 61"") aufweist, wobei zumindest ein Teil der Hüllfläche (61, 61"', 61"") mit einer zweiten Wärmeleitungsschicht (62, 62"', 62"") beschichtet ist.Electrical circuit according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling hole (42, 42 ', 42 ", 42'", 42 "'a) has an enveloping surface (61, 61"', 61 "") extending inside the printed circuit board wherein at least a part of the envelope surface (61, 61 "', 61"") is coated with a second heat conduction layer (62, 62"', 62 ""). Elektrische Schaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Kühlungsbereich (32, 32', 32'a, 32") zumindest ein Teil der Leiterplattenoberseite (58) und/oder ein Teil der Leiterplattenunterseite (64) mit einer Wärmestrahlungsschicht (72, 74) mit hohem Emissionsgrad beschichtet ist.Electrical circuit according to one of the preceding claims, characterized in that in the cooling region (32, 32 ', 32'a, 32 ") at least a part of the printed circuit board upper side (58) and / or a part of the printed circuit board underside (64) with a heat radiation layer ( 72, 74) is coated with high emissivity. Elektrische Schaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest im Bereich der Leiterplattenoberseite (58) der Kontaktierungsbereich (24) und der Kühlungsbereich (32, 32', 32'a, 32") durch einen Isolationsbereich (60, 60') mit niedriger Wärmeleitzahl voneinander getrennt sind.Electrical circuit according to one of the preceding claims, characterized in that at least in the region of the printed circuit board top side (58) of the contacting region (24) and the cooling region (32, 32 ', 32'a, 32 ") by an isolation region (60, 60') are separated from each other with low thermal conductivity. Elektrische Schaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Kühlungsleiterplatte (76, 78) aufweist: auf zumindest einer Oberfläche (82, 82', 84, 84') eine dritte Wärmeleitungsschicht (86, 86', 86", 86'"), und eine Anzahl von innerhalb der Kühlungsleiterplatte (76,78) verlaufender Innenlagen (66', 66", 68', 68").An electrical circuit according to any one of the preceding claims, wherein the cooling circuit board (76, 78) comprises: on at least one surface (82, 82 ', 84, 84') a third heat conduction layer (86, 86 ', 86 ", 86'"), and a number of inner layers (66 ', 66 ", 68', 68") extending within the cooling circuit board (76, 78).
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