DE102010013334A1 - Circuit board assembly has metallic carrier plate that is soldered with electrical component, and equipped with component carrying area placed in recess of printed circuit board - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Leiterplatte mit einem elektrischen Bauelement, das auf eine metallische Trägerplatte aufgelötet ist, die mit einem das Bauelement tragenden Bereich in eine Aussparung der Leiterplatte hineinragt und ein Verfahren zum Bestücken einer Leiterplatte. Eine solche Montageanordnung einer Leiterplatte, einer Trägerplatte und einem elektrischen Bauelement gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der
Elektrische Bauteile, insbesondere Leistungshalbleiter, geben im Betrieb wegen einer unvermeidlichen Verlustleistung eine oft erhebliche Wärmemenge ab. Bei großen Strömen in Leistungsendstufen ist die Verlustleistung so groß, dass die entstehende Wärme abgeführt werden muss, um eine einwandfreie Funktion zu gewährleisten. Im Fehlerfall kann die Verlustleistung ein Vielfaches der im Normalbetrieb auftretenden Verlustleistung betragen. Eine unzureichende Wärmeabfuhr kann dann dazu führen, dass durch Erwärmung der Leiterplatte eine Geruchsbelästigung durch Ausgasen oder sogar ein Brand oder andere Folgeschäden entstehen.Electrical components, in particular power semiconductors, give off an often considerable amount of heat during operation because of an unavoidable power loss. For large currents in power stages, the power loss is so great that the heat generated must be dissipated to ensure proper operation. In case of failure, the power loss can be a multiple of the power loss occurring during normal operation. Inadequate heat dissipation can then lead to an unpleasant odor due to outgassing or even fire or other consequential damage due to heating of the printed circuit board.
Eine Wärmeableitung von der oft als Bestückungsseite bezeichneten Vorderseite einer Leiterplatte zu ihrer Rückseite kann mit geringem Aufwand durch metallisierte Bohrungen der Leiterplatte realisiert werden. Insbesondere im Fehlerfall ist die auf diese Weise realisierbare Wärmeabfuhr für einige Halbleiterbauelemente aber nicht immer ausreichend.A heat dissipation from the often designated as mounting side front of a circuit board to its back can be realized with little effort through metallized holes in the circuit board. However, in particular in the event of a fault, the heat dissipation which can be achieved in this way is not always sufficient for some semiconductor components.
Die
Eine gute Wärmeabfuhr lässt sich mit geringerem Aufwand durch Einsatz einer Stromschiene erzielen. Allerdings wird dadurch die Anordnung der Leistungshalbleiter einer Schaltung starr vorgegeben, so dass sich Änderungen oder Varianten einer Schaltung nur noch begrenzt realisieren lassen.Good heat dissipation can be achieved with less effort by using a busbar. However, this arrangement rigidly sets the arrangement of the power semiconductors of a circuit so that changes or variants of a circuit can only be realized to a limited extent.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Weg aufzuzeigen, wie eine einfache, rationelle und großserientaugliche Bestückung von Leiterplatten mit einer effizienten Abfuhr der Verlustleistung von elektrischen Bauelemente kombiniert und zugleich eine flexible Anordnung der Bauelemente auf der Leiterplatte ermöglicht werden kann.The object of the invention is to show a way how a simple, efficient and mass production suitable assembly of printed circuit boards combined with an efficient dissipation of the power loss of electrical components and at the same time a flexible arrangement of the components can be made possible on the circuit board.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Leiterplatte mit einem elektrischen Bauelement dadurch gelöst, dass die Trägerplatte auf ihrer Vorderseite das elektrische Bauelement trägt und mit einer Auflagefläche an ihrer Rückseite auf der Leiterplatte aufliegt. Die Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren zum Bestücken einer Leiterplatte mit den im Anspruch 6 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.This object is achieved by a circuit board with an electrical component characterized in that the support plate carries on its front side, the electrical component and rests with a bearing surface on its back on the circuit board. The object is further achieved by a method for populating a printed circuit board having the features specified in claim 6. Advantageous developments of the invention are the subject of dependent claims.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Bestücken einer Leiterplatte wird die Trägerplatte in eine Aussparung der Leiterplatte eingesetzt, indem gegenüberliegenden Randbereiche der Trägerplatte auf Randbereiche der Aussparung gelegt werden. Das elektrische Bauelement kann dann ohne vorheriges Fixieren der Trägerplatte auf einen zwischen den Randbereichen liegenden Abschnitt gesetzt werden, der relativ zu den Randbereichen der Trägerplatte abgesenkt ist. Die Trägerplatte trägt also auf ihrer Vorderseite das elektrische Bauelement und liegt mit einer Auflagefläche an ihrer Rückseite auf der Leiterplatte auf.In a method according to the invention for equipping a printed circuit board, the carrier plate is inserted into a cutout of the printed circuit board by placing opposite edge regions of the carrier plate on edge regions of the cutout. The electrical component can then be set without prior fixing of the support plate on a lying between the edge regions portion which is lowered relative to the edge regions of the support plate. The support plate thus carries on its front side, the electrical component and is located with a support surface on its back on the circuit board.
Durch das Aufsetzen der Trägerplatte von oben auf die Leiterplatte wird gegenüber den aus der
Die Befestigung der Trägerplatte an der Leiterplatte kann bei einem erfindungsgemäßen Verfahren vorteilhaft in einem Arbeitsschritt erfolgen, in dem auch das Bauelement auf die Trägerplatte gelötet wird. Bevorzugt wird hierfür das Wiederaufschmelzlöten (Reflow-Löten) verwendet. Durch Erwärmen der Trägerplatte kann sowohl Lot zwischen der Trägerplatte und dem Bauelement als auch Lot zwischen der Trägerplatte und der Leiterplatte aufgeschmolzen werden, so dass beim anschließenden Abkühlen der Trägerplatte eine Lotverbindung entsteht.The attachment of the carrier plate to the circuit board can be carried out in a method according to the invention advantageously in one step, in which the component is also soldered to the carrier plate. Preference is given to reflow soldering (reflow soldering). By heating the carrier plate, solder between the carrier plate and the component as well as solder between the carrier plate and the printed circuit board can be melted be so that during the subsequent cooling of the support plate, a solder joint is formed.
Die vorliegende Erfindung ist insbesondere zur Montage von Halbleiterbauelementen, beispielsweise Feldeffekttransistoren, geeignet. Derartige Halbleiterbauelemente werden in Leistungsendstufen hohen Strömen ausgesetzt und entwickeln dabei eine erhebliche Wärmemenge. Zur Verbesserung der Wärmeabfuhr kann an der Rückseite der Trägerplatte ein Kühlkörper befestigt werden, vorzugsweise durch Kleben.The present invention is particularly suitable for mounting semiconductor devices, such as field effect transistors. Such semiconductor devices are exposed in power stages high currents and thereby develop a significant amount of heat. To improve the heat dissipation, a heat sink can be attached to the back of the carrier plate, preferably by gluing.
Die erfindungsgemäß verwendeten Trägerplatten ermöglichen eine kostengünstige Montage einer Elektronikbaugruppe auf einer Leiterplatte, da weiterhin etablierte SMT Bestückungs- und Löttechnik eingesetzt werden kann. Trägerplatten können als SMT-Inlays in Leiterplatten eingesetzt werden. Anzahl und Anordnung der zu kühlenden Bauelemente können deshalb frei gewählt werden. Insbesondere kann auf einer Trägerplatte dieselbe Pinout-Geometrie wie auf einer Leiterplatte realisiert werden. Bauteile können deshalb mit üblichen Pinout-Abmessungen spannungsarm gelötet werden.The carrier plates used in the invention allow a cost-effective installation of an electronic assembly on a circuit board, as well established SMT assembly and soldering can be used. Carrier plates can be used as SMT inlays in printed circuit boards. The number and arrangement of the components to be cooled can therefore be chosen freely. In particular, the same pinout geometry as on a printed circuit board can be realized on a carrier plate. Components can therefore be soldered stress-free with standard pinout dimensions.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen:Further details and advantages of the invention will be explained with reference to an embodiment with reference to the accompanying drawings. Show it:
In
Die Trägerplatten
Die Trägerplatte
Die Leiterplatte
Zur Verbesserung der Wärmeabfuhr kann an der Rückseite einer Trägerplatte ein nicht dargestellter Kühlkörper befestigt werden, beispielsweise mit Wärmeleitkleber.To improve the heat dissipation, an unillustrated heat sink can be attached to the back of a support plate, for example with Wärmeleitkleber.
Vorteilhaft lässt sich eine Leiterplatte
Die Trägerplatten
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Leiterplattecircuit board
- 22
- Trägerplattesupport plate
- 2a2a
- Randbereicheborder areas
- 2b2 B
- Bereicheareas
- 33
- HalbleiterbauelementSemiconductor device
- 44
- lotbeschichteter Bereichlot coated area
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 19533251 A1 [0001, 0004, 0009, 0009, 0020] DE 19533251 A1 [0001, 0004, 0009, 0009, 0020]
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R016 | Response to examination communication | ||
R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
R003 | Refusal decision now final |
Effective date: 20120623 |