DE102012209033A1 - Electronic module and method for producing such an electronic module, and electronic control unit with such an electronic module - Google Patents

Electronic module and method for producing such an electronic module, and electronic control unit with such an electronic module Download PDF

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Torsten Berger
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Elektronikmodul (100), insbesondere für ein elektronisches Steuergerät, mit einem eine erste Seite (210) und eine davon abgewandte zweite Seite (220) aufweisenden Substrat (200), wobei das Substrat (200) auf der ersten Seite (210) eine erste Fläche (211) und auf der zweiten Seite (220) eine zweite Fläche (212) aufweist, wobei an dem Substrat (200) auf der ersten Seite (210) und/oder zweiten Seite (220) elektrische und/oder elektronische Bauelemente (300) angeordnet sind, wobei wenigstens ein elektrisches und/oder elektronisches Bauelement (310) im Betrieb Wärme erzeugt. Um die Entwärmung des Wärme erzeugenden elektrischen und/oder elektronischen Bauelements (310) einfach, kostengünstig und zuverlässig zu erzielen ist dabei vorgesehen, das Substrat (200) auf der ersten Seite (210) des Substrats (200) mit einer ersten Moldmasse (410) aus einem ersten Material und auf der zweiten Seite (220) des Substrats (200) mit einer zweiten Moldmasse (420) aus einem von dem ersten Material verschiedenen zweiten Material so zu versehen, dass ein zusammenhängender Flächenanteil von wenigstens 80% der zweiten Fläche (212) des Substrats (200) von der zweiten Moldmasse (420) direkt oder indirekt abgedeckt ist. Das zweite Material soll dabei eine höhere Wärmeleitfähigkeit als das erste Material aufweisen. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Elektronikmoduls (100) und ein elektronisches Steuergerät (800) mit einem Elektronikmodul (100).The invention relates to an electronic module (100), in particular for an electronic control unit, having a substrate (200) having a first side (210) and a second side (220) remote therefrom, the substrate (200) being arranged on the first side (210 ) has a first surface (211) and on the second side (220) a second surface (212), wherein on the substrate (200) on the first side (210) and / or second side (220) electrical and / or electronic Components (300) are arranged, wherein at least one electrical and / or electronic component (310) generates heat during operation. In order to achieve the heat dissipation of the heat-generating electrical and / or electronic component (310) in a simple, cost-effective and reliable manner, the substrate (200) on the first side (210) of the substrate (200) is provided with a first molding compound (410). from a first material and on the second side (220) of the substrate (200) with a second molding compound (420) of a second material different from the first material so that a contiguous surface portion of at least 80% of the second surface (212 ) of the substrate (200) is covered directly or indirectly by the second molding compound (420). The second material should have a higher thermal conductivity than the first material. The invention further relates to a method for producing an electronic module (100) and an electronic control unit (800) having an electronic module (100).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Elektronikmodul, insbesondere für ein elektronisches Steuergerät, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Elektronikmoduls, sowie ein elektronisches Steuergerät mit einem solchen Elektronikmodul.The invention relates to an electronic module, in particular for an electronic control unit, with the features of the preamble of the independent device claim and a method for producing such an electronic module, as well as an electronic control unit with such an electronic module.

Ein Elektronikmodul mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Anspruchs ist aus der DE 10 2008 043 774 A1 bekannt.An electronics module having the features of the preamble of the independent claim is known from DE 10 2008 043 774 A1 known.

Elektronische Steuergeräte weisen in der Regel eine Vielzahl von elektrischen und elektronischen Komponenten auf. Diese Komponenten sind oft sehr empfindlich gegen äußere mechanische Einflüsse (z.B. durch Berührung) oder auch gegen Medien, wie z.B. Wasser, Öl, Gase oder andere aggressive Substanzen. Um die elektrischen und/oder elektronischen Bauelementen gegen diese Einflüsse wirksam zu schützen, werden die Bauelementen (z.B. Kondensatoren, anwenderspezifische Integrierte Schaltkreise, sog. ASICs, Sensoren, Transistoren, usw.) üblicherweise auf Substraten wie z.B. Leiterplatten oder Keramiken angeordnet und die Substrate anschließend in Gehäuse verbaut. Ein Moldgehäuse stellt eine einfache und kostengünstige Möglichkeit dar, ein solches Gehäuse zu realisieren. Zur Herstellung eines Moldgehäuses wird das bestückte Substrat mit einem duroplastischen Epoxidharz, einer sogenannten Moldmasse, in einem Transfermoldverfahren vergossen. Die verwendeten Moldmaterialien bestehen je nach Einsatzzweck typischerweise aus ca. 10% Polymermaterial und ca. 90% Füllstoffen, wie z.B. SiO2, Al2O3, sowie Spuren von Materialien wie Trennmitteln, Ruß, etc. Im Moldprozess wird die Moldmasse bei hoher Temperatur für kurze Zeit flüssig und unter Druck (50 bis 150bar) in eine Hohlform, in der sich das bestückte Substrat befindet, eingespritzt. Kurze Zeit nach der temperaturbedingten Verflüssigung (ca. 30 Sekunden) vernetzen die Polymere irreversibel zu einem duroplastischen Formkörper, dessen physikalische und mechanische Eigenschaften (z.B. Ausdehnungskoeffizient, Wärmeleitfähigkeit, etc.) vor allem durch den Füllgrad mit Füllstoffen und die Art der Füllstoffe bestimmt werden. Eine Herausforderung beim Einsatz von Moldgehäusen in beispielsweise Steuergeräten ist die Ableitung der Wärme, die von den im Moldgehäuse befindlichen elektrischen und/oder elektronischen Bauelementen erzeugt wird. Kostengünstige Standardmoldmaterialien enthalten als Füllstoffen überwiegend SiO2, weisen nur eine geringe Wärmeleitfähigkeit auf und können die Wärme daher nicht immer in ausreichendem Maße ableiten, z.B., wenn sich Leistungshalbleiter im Moldgehäuse befinden. Moldmaterialien, die auf Grund besonderer Füllstoffe eine höhere Wärmeleitfähigkeit als mit SiO2 gefüllte Standardmoldmaterialien aufweisen sind oftmals deutlich teurer als die Standardmoldmaterialien.Electronic control devices usually have a variety of electrical and electronic components. These components are often very sensitive to external mechanical influences (e.g., by contact) or media such as e.g. Water, oil, gases or other aggressive substances. In order to effectively protect the electrical and / or electronic components against these influences, the components (e.g., capacitors, custom integrated circuits, so-called ASICs, sensors, transistors, etc.) are typically fabricated on substrates such as silicon dioxide. Printed circuit boards or ceramics arranged and then the substrates installed in housing. A mold housing provides a simple and inexpensive way to realize such a housing. To produce a molded housing, the assembled substrate is cast with a thermosetting epoxy resin, a so-called molding compound, in a transfermold process. The molding materials used are typically made up of about 10% polymer material and about 90% fillers, e.g. SiO2, Al2O3, as well as traces of materials such as release agents, carbon black, etc. In the molding process, the molding compound is liquid at high temperature for a short time and injected under pressure (50 to 150bar) into a mold in which the assembled substrate is located. Shortly after the temperature-dependent liquefaction (about 30 seconds), the polymers crosslink irreversibly to form a thermoset molding whose physical and mechanical properties (for example expansion coefficient, thermal conductivity, etc.) are determined primarily by the degree of filling with fillers and the type of fillers. A challenge with the use of mold housings in, for example, control devices is the dissipation of heat generated by the electrical and / or electronic components located in the mold housing. Low-cost standard gold materials contain predominantly SiO 2 as fillers, have only a low thermal conductivity, and therefore can not always dissipate the heat sufficiently, for example, when power semiconductors are in the mold housing. Mold materials which have a higher thermal conductivity than standard SiO 2 materials filled with SiO 2 due to special fillers are often significantly more expensive than the standard gold materials.

Eine Möglichkeit, kostengünstige Standardmoldmaterialien zu verwenden und gleichzeitig die Wärmeableitung in Elektronikmodulen mit Moldgehäuse zu verbessern wird in der DE 10 2008 043 774 A1 beschrieben. Hierbei wird auf der dem zu entwärmenden Bauelement abgewandten Seite des Substrats ein Fenster im Moldgehäuse ausgespart, das bis auf das Substrat hinab reicht, so dass die Entwärmung des Bauelements verbessert wird. Die DE 10 2008 043 774 A1 schlägt weiterhin vor, für gewisse Bauelemente das Moldfenster direkt über dem zu entwärmenden Bauelement zu platzieren. Schließlich wird in dieser Schrift dargelegt, dass das Moldfenster nach der Herstellung des Moldgehäuses in einem weiteren Moldprozess mit einem wärmeleitfähigen Moldmaterial verfüllt wird. Ein solches Verfüllen des Moldfensters in einem weiteren Moldschritt ist relativ aufwändig und erfordert mehrere Moldvorgänge.One way to use low - cost standard gold materials while improving heat dissipation in molded package electronic modules is the DE 10 2008 043 774 A1 described. In this case, a window in the housing housing is recessed on the side of the substrate facing away from the heat-shrinkable component, which extends down to the substrate, so that the cooling of the component is improved. The DE 10 2008 043 774 A1 also proposes to place for certain components, the mold window directly above the device to be Entwärmenden. Finally, it is stated in this document that the mold window is filled with a thermally conductive molding material after the mold housing has been produced in a further molding process. Such filling of the mold window in a further mold step is relatively complicated and requires several molding operations.

Eine weitere Möglichkeit, die elektrischen und/oder elektronischen Bauelementen in Moldgehäusen zu entwärmen besteht darin, sogenannte exposed Pads (ePads), aus Materialien mit hoher Wärmeleitfähigkeit, z.B. Metall oder Keramik zu verwenden. Diese ePads werden vor dem Moldschritt an den zu entwärmenden Bauelementen derart angebracht, dass das ePad nach dem Moldschritt ohne Moldüberdeckung aus dem Moldgehäuse ragt, also exponiert (exposed) ist. Die derart exponierte ePad-Fläche dient dann der Entwärmung. Diese Technik ist jedoch ebenfalls relativ aufwändig und erfordert zusätzlichen Konstruktionsaufwand.Another way to de-heat the electrical and / or electronic components in mold housings is so-called exposed pads (ePads) made of materials with high thermal conductivity, e.g. Metal or ceramic to use. These ePads are attached before the mold step to the components to be Entwärmenden such that the ePad protrudes after the molding step without Moldüberdeckung from the mold housing, that is exposed (exposed) is. The thus exposed ePad surface then serves for heat dissipation. However, this technique is also relatively expensive and requires additional design effort.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Gegenüber dem Stand der Technik weist die Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs den Vorteil auf, dass die Entwärmung von elektrischen und/oder elektronischen Bauelementen, die sich in einem geschlossenen Moldgehäuse befinden einfach, kostengünstig und mit optimierter Haltbarkeit durch den Einsatz zweier unterschiedlicher Moldmaterialien gewährleistet ist.Compared to the prior art, the device with the features of the independent claim has the advantage that the cooling of electrical and / or electronic components, which are located in a closed mold housing easy, inexpensive and with optimized durability ensured by the use of two different mold materials is.

Erfindungsgemäß wird ein Elektronikmodul, insbesondere für ein elektronisches Steuergerät, vorgeschlagen, wobei das Elektronikmodul ein Substrat mit einer ersten Seite und mit einer davon abgewandte zweite Seite aufweist, wobei das Substrat auf der ersten Seite eine erste Fläche und auf der zweiten Seite eine zweite Fläche aufweist, wobei an dem Substrat auf der ersten und/oder zweiten Seite elektrische und/oder elektronische Bauelemente angeordnet sind, wobei wenigstens ein elektrisches und/oder elektronisches Bauelement im Betrieb Wärme erzeugt, wobei das Substrat auf der ersten Seite des Substrats mit einer ersten Moldmasse aus einem ersten Material und auf der zweiten Seite des Substrats mit einer zweiten Moldmasse aus einem von dem ersten Material verschiedenen zweiten Material versehen ist und wobei das zweite Material eine höhere Wärmeleitfähigkeit als das erste Material aufweist. Erfindungsgemäß ist dabei vorteilhaft ein zusammenhängender Flächenanteil von wenigstens 80% der zweiten Fläche des Substrats von der zweiten Moldmasse direkt oder indirekt abgedeckt.According to the invention, an electronic module, in particular for an electronic control unit, is proposed, the electronic module having a substrate with a first side and a second side facing away therefrom, the substrate having a first surface on the first side and a second surface on the second side , wherein on the substrate on the first and / or second Are arranged side electrical and / or electronic components, wherein at least one electrical and / or electronic device generates heat during operation, wherein the substrate on the first side of the substrate with a first molding compound of a first material and on the second side of the substrate with a second molding material is provided from a second material different from the first material, and wherein the second material has a higher thermal conductivity than the first material. According to the invention, a contiguous area fraction of at least 80% of the second area of the substrate is advantageously covered directly or indirectly by the second molding compound.

Dadurch wird vorteilhaft erreicht, dass das Substrat einerseits vollständig vom Moldgehäuse umschlossen werden kann und somit sicher gegen äußere Einflüsse wie z.B. mechanische Einflüsse oder das Einwirken aggressiver externer fluider Medien geschützt ist und andererseits eine ausreichende großflächige Entwärmung des wenigstens einen Wärme erzeugenden elektrischen und/oder elektronischen Bauelements gewährleistet ist. Besonders vorteilhaft wird durch die Erfindung bewirkt, dass das Moldgehäuse in einem einzigen Moldspritzvorgang mit einem einzigen Moldwerkzeug einfach und kostengünstig herstellbar ist. Somit entsteht besonders vorteilhaft ein einheitliches, durchgehend vernetztes Moldgehäuse, das eine besonders gute Haltbarkeit aufweist, da keine Nahtstellen im Kontaktbereich zwischen den beiden Moldmassen auftreten. Weiterhin entfällt vorteilhaft eine Oberflächenhandlung (z.B. durch einen Plasmaschritt), nach dem Spritzen der ersten Moldmasse, die für eine Haftung der zweiten Moldmasse an der ersten Moldmasse bei sequentiellem Spritzen der beiden Moldmassen in zwei Moldprozessen notwendig sein könnte. Schließlich wird vorteilhaft bewirkt, dass durch die Verwendung zweier Moldmassen, wobei die erste Seite des Substrats überwiegend von der ersten Moldmasse bedeckt ist und die zweite Seite des Substrats überwiegend von der zweiten Moldmasse bedeckt ist, das Moldgehäuse und die thermische Ausdehnungskoeffizienten der beiden Moldmassen relativ einfach so aufeinander abgestimmt werden können, dass thermische Spannungen im Moldgehäuse minimiert werden.As a result, it is advantageously achieved that the substrate, on the one hand, can be completely enclosed by the housing housing and thus secure against external influences such as, for example, mechanical influences or the action of aggressive external fluid media is protected and on the other hand a sufficient large-scale cooling of the at least one heat generating electrical and / or electronic component is ensured. Particularly advantageous effect of the invention is that the mold housing in a single Moldspritzvorgang with a single mold tool is simple and inexpensive to produce. This results in a particularly advantageous uniform, continuously networked mold housing, which has a particularly good durability, since no seams occur in the contact area between the two molding compounds. Furthermore, a surface action (for example by a plasma step) is advantageously eliminated after the injection of the first molding compound, which might be necessary for adhesion of the second molding compound to the first molding compound when the two molding compounds are sequentially sprayed in two molding processes. Finally, it is advantageously brought about that the use of two molding compounds, wherein the first side of the substrate is predominantly covered by the first molding compound and the second side of the substrate is predominantly covered by the second molding compound, relatively low the mold housing and the thermal expansion coefficients of the two molding compounds can be coordinated so that thermal stresses in the housing housing are minimized.

Vorteilhafte Ausbildungen und Weiterentwicklungen der Erfindung werden durch die in den abhängigen Ansprüchen angegebenen Maßnahmen ermöglicht. Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich dadurch, dass das wenigstens eine Wärme erzeugende elektrische und/oder elektronische Bauelement auf der ersten Seite des Substrats angeordnet ist. Dadurch wird vorteilhaft erreicht, dass die Entwärmung des Wärme erzeugenden Bauelements durch das Substrat und die zweite Moldmasse hindurch bewirkt wird. Vorteilhaft kann bei der Verwendung von Bauelementen mit großer Bauelement-Bauhöhe auf der ersten Seite des Substrats die Bauhöhe des Moldgehäuses gering gehalten werden, indem das Substrat in seiner vertikaler Ausrichtung, d.h., entlang der Richtung seiner geringsten Ausdehnung (z-Achse), nicht mittig zum Moldgehäuse angeordnet wird. Das Substrat wird dann vorteilhaft entlang der z-Achse aus der Mitte heraus versetzt angeordnet. Dadurch wird außerdem vorteilhaft erreicht, dass sich die Entwärmung verbessert, da die Wärme im Moldgehäuse über eine geringere Strecke abtransportiert werden muss. Weiterhin reduziert sich so vorteilhaft das Volumen der teureren zweiten Moldmasse, was die Kosten für das Moldgehäuse reduziert.Advantageous embodiments and further developments of the invention are made possible by the measures specified in the dependent claims. A particularly advantageous embodiment of the invention results from the fact that the at least one heat-generating electrical and / or electronic component is arranged on the first side of the substrate. This advantageously ensures that the heat dissipation of the heat-generating component is effected through the substrate and the second molding compound. Advantageously, when using components with a large component height on the first side of the substrate, the height of the mold housing can be kept low by the substrate in its vertical orientation, ie, not centered along the direction of its smallest extension (z-axis) is arranged to the mold housing. The substrate is then advantageously offset along the z axis from the center. As a result, it is also advantageously achieved that the cooling improves, since the heat must be removed in the mold housing over a shorter distance. Furthermore, the volume of the more expensive second molding compound is reduced so favorably, which reduces the costs for the mold housing.

Dadurch, dass das Wärme erzeugende elektrische und/oder elektronische Bauteil auf der zweiten Seite des Substrats angeordnet ist wird vorteilhaft erreicht, dass die zweite Moldmasse mit der höheren Wämeleitfähigkeit das Wärme erzeugende Bauelement direkt bedeckt und so die Wärme ohne Zwischenschaltung des Substrats abgeführt werden kann. Bei dieser Anordnung können vorteilhaft auch Substrate verwendet werden, die eine weniger große Wärmeleitfähigkeit aufweisen.By arranging the heat-generating electrical and / or electronic component on the second side of the substrate, it is advantageously achieved that the second molding compound having the higher thermal conductivity directly covers the heat-generating component and thus the heat can be dissipated without interposing the substrate. With this arrangement, it is also possible with advantage to use substrates which have a lower thermal conductivity.

Vorteilhafterweise weist das zweite Moldmaterial eine Wärmeleitfähigkeit größer als 2 W/(m·K) auf. Dadurch wird die Entwärmung des wenigstens einen Wärme erzeugenden elektrischen und/oder elektronischen Bauelements besonders vorteilhaft sichergestellt.Advantageously, the second molding material has a thermal conductivity greater than 2 W / (m · K). As a result, the cooling of the at least one heat-generating electrical and / or electronic component is ensured particularly advantageous.

Erfindungsgemäß kann das Substrat des Elektronikmoduls eine Leiterplatte sein. In dieser vorteilhaften Ausführung ist das Substrat besonders kostengünstig herstellbar und bietet als ein- oder mehrlagige Variante vielfältige Möglichkeiten, Schaltkreise in das Substrat mit einzubeziehen. Ebenso kann das Substrat des Elektronikmoduls als Keramiksubstrat ausgeführt sein. Dadurch wird vorteilhaft eine besonders gute Wärmeleitfähigkeit des Substrats erreicht und gleichzeitig können in einer ein- oder mehrlagigen Ausführung des Keramiksubstrats vorteilhaft Schaltkreise und/oder passive elektrische Bauelemente integriert werden. Das Substrat kann auch ein metallisches Stanzgitter (Leadframe) sein, besonders bevorzugt aus Kupfer. Dadurch wird besonders vorteilhaft eine gute Wärmeleitung des Substrats erreicht.According to the invention, the substrate of the electronic module can be a printed circuit board. In this advantageous embodiment, the substrate can be produced in a particularly cost-effective manner and, as a single-layer or multi-layer variant, offers a variety of options for incorporating circuits into the substrate. Likewise, the substrate of the electronic module can be designed as a ceramic substrate. As a result, a particularly good thermal conductivity of the substrate is advantageously achieved, and at the same time advantageously circuits and / or passive electrical components can be integrated in a single-layer or multi-layered design of the ceramic substrate. The substrate may also be a metallic leadframe, more preferably copper. As a result, a good heat conduction of the substrate is achieved particularly advantageous.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des Elektronikmoduls wird dadurch erreicht, dass das Elektronikmodul elektrische Anschlusselemente aufweist, die mit dem Substrat elektrisch kontaktiert sind und die durch die Moldmasse nach außen geführt sind. Dadurch wird vorteilhaft bewirkt, dass das Elektronikmodul einerseits mit wenig Aufwand in ein Steuergerät integriert werden kann und dass andererseits die empfindlichen Bereiche der elektrischen Kontaktierung von Bauelementen auf dem Substrat und die elektrischen Anschlusselementen gegen äußere mechanische Einflüsse oder gegen den Angriff fluider Medien geschützt sind.An advantageous development of the electronic module is achieved in that the electronic module has electrical connection elements which are electrically contacted with the substrate and which are guided by the molding compound to the outside. This has the advantageous effect that the electronic module can be integrated on the one hand with little effort into a control unit and on the other hand, the sensitive areas of the electrical Contacting of components on the substrate and the electrical connection elements are protected against external mechanical influences or against the attack of fluid media.

Dadurch, dass das Elektronikmodul Bestandteil eines modular aufgebauten Steuergeräts mit mehreren Elektronikmodulen ist, die jeweils von Moldmasse komplett oder teilweise umgeben sind, wird vorteilhaft erreicht, dass das Elektronikmodul auch bei einer Applikation des Steuergeräts in einer Umgebung mit aggressiven Medien (beispielsweise Getriebeöl) ohne Zerstörung betrieben werden kann.The fact that the electronic module is part of a modular control unit with several electronic modules, which are completely or partially surrounded by molding compound, is advantageously achieved that the electronic module even with an application of the controller in an environment with aggressive media (such as gear oil) without destruction can be operated.

Gegenüber dem Stand der Technik weist das Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Verfahrensanspruchs den Vorteil auf, dass das Elektronikmodul einfacher, kostengünstiger und zuverlässiger hergestellt werden kann. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass das Substrats, auf dem elektrische und/oder elektronische Bauelemente angeordnet sind, wobei wenigstens ein elektrisches und/oder elektronisches Bauelement im Betrieb Wärme erzeugt, in einen Hohlraum einer geöffneten Werkzeugform, eingelegt wird. Anschließend wird eine erste Moldmasse aus einem ersten Material und eine zweiten Moldmasse aus einem von dem ersten Material verschiedenen zweiten Material bereitgestellt, wobei das zweite Material eine höhere Wärmeleitfähigkeit als das erste Material aufweist. Die erste Moldmasse wird in wenigstens einen ersten Moldmassenspeicher und die zweite Moldmasse in wenigstens einen zweiten Moldmassenspeicher des Formwerkzeugs eingelegt. Danach wird das Formwerkzeugs geschlossen. Schließlich wird die erste und die zweite Moldmasse aus dem wenigstens einen ersten und dem wenigstens einen zweiten Moldmassenspeicher in den Hohlraum des Formwerkzeugs während oder nach dem Schließen des Formwerkzeugs zugeführt, wobei ein zusammenhängender Flächenanteil von wenigstens 80% der zweiten Fläche des Substrats von der zweiten Moldmasse direkt oder indirekt abgedeckt wird. Dadurch, dass die beiden Moldmassen in ein Formwerkzeug eingespritzt werden, wird vorteilhaft eine einfache und kostengünstige Herstellung möglich. Besonders vorteilhaft wird durch die Verwendung nur eines Formwerkzeugs auch eine hohe Zuverlässigkeit erzielt, da im Kontaktbereich der beiden Moldmassen keine Nahtstellen auftreten.Compared with the prior art, the method with the features of the independent method claim has the advantage that the electronic module can be made simpler, cheaper and more reliable. This is inventively achieved in that the substrate on which electrical and / or electronic components are arranged, wherein at least one electrical and / or electronic component generates heat during operation, is inserted into a cavity of an open mold. Subsequently, a first molding compound of a first material and a second molding compound of a second material different from the first material is provided, wherein the second material has a higher thermal conductivity than the first material. The first molding compound is inserted into at least one first molding material store and the second molding compound is inserted into at least one second molding material store of the molding tool. Thereafter, the mold is closed. Finally, the first and second molding compounds from the at least one first and at least one second molding mass are fed into the mold cavity during or after mold closing, with a contiguous area of at least 80% of the second surface of the substrate of the second molding compound covered directly or indirectly. Due to the fact that the two molding compounds are injected into a mold, a simple and cost-effective production is advantageously possible. Particularly advantageous is achieved by the use of only one mold and a high reliability, since no seams occur in the contact area of the two molding compounds.

In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens werden die erste Moldmasse und die zweite Moldmasse gleichzeitig in den Hohlraum des Formwerkzeugs zugeführt, insbesondere derart, dass die erste Moldmasse und die zweiten Moldmasse in ihrem Kontaktbereich eine durchgehende Vernetzung aufweisen. Durch das gleichzeitige Zuführen beider Moldmassen wird vorteilhaft erreicht, dass die beiden Moldmassen gleichzeitig und durchgehend, d.h. im Kontaktbereich auch miteinander, vernetzen und somit besonders vorteilhaft das Moldgehäuse auch im Kontaktbereich einen durchgehenden Verbund aufweist. Das derart einheitlich ausgebildete Moldgehäuse ist besonders stabil gegen mechanische Einflüsse oder den Angriff aggressiver fluider Medien. Somit sind das im Moldgehäuse angeordnete Substrat und die darauf angeordneten elektrischen und/oder elektronischen Bauelemente besonders vorteilhaft gegen äußere Einflüsse geschützt.In a particularly advantageous embodiment of the method, the first molding compound and the second molding compound are simultaneously supplied into the cavity of the molding tool, in particular such that the first molding compound and the second molding compound have a continuous crosslinking in their contact area. By simultaneously supplying both molding compositions is achieved advantageously that the two molding compounds simultaneously and continuously, i. In the contact area with each other, network and thus particularly advantageous the Mold housing also in the contact area has a continuous composite. The mold housing of such a uniform design is particularly stable against mechanical influences or the attack of aggressive fluid media. Thus, arranged in the mold housing substrate and arranged thereon electrical and / or electronic components are particularly advantageous protected against external influences.

Dadurch, dass das Elektronikmodul auf einem Steuergerät derart festgelegt ist, dass die zweite Moldmasse des Elektronikmoduls mit einem der Entwärmung dienenden Teil des Steuergeräts verbunden ist und dass das Elektronikmodul mit dem Steuergerät elektrisch verbunden ist, lässt sich eine besonders vorteilhafte Entwärmung des Wärme erzeugenden elektrischen und/oder elektronischen Bauelements erzielen, indem die Wärme des Bauelements über die Moldmasse des Moldgehäuses an das als Wärmesenke wirkende der Entwärmung dienende Teil des Steuergeräts abgegeben wird.Characterized in that the electronic module is set on a control unit such that the second molding compound of the electronic module is connected to a cooling part of the control unit and that the electronic module is electrically connected to the control unit, can be a particularly advantageous cooling of the heat generating electrical and or achieve electronic component by the heat of the device is discharged through the molding compound of the mold housing to the heat sink acting as the heat dissipation serving part of the controller.

Vorteilhafterweise kann das Steuergerät, auf dem das Elektronikmodul festgelegt ist derart weitergebildet werden, dass das Steuergerät einen Kühlkörper und eine auf dem Kühlkörper angeordnete Steuergerät-Leiterplatte mit einer Aussparung aufweist, dass das Elektronikmodul in der Aussparung der Steuergerät-Leiterplatte mit der zweiten Moldmasse an dem Kühlkörper anliegt und dass elektrische Anschlusselemente des Elektronikmoduls mit der Steuergerät-Leiterplatte elektrisch kontaktiert sind. Dadurch wird vorteilhafterweise die Entwärmung des im Betrieb Wärme erzeugenden elektrischen und/oder elektronischen Bauteils durch den als Wärmesenke dienenden Kühlkörper begünstigt, weiterhin wird vorteilhaft eine kompakte Bauform des Steuergeräts durch die Anordnung der mit einer Aussparung versehenen Steuergerät-Leiterplatte auf dem Kühlkörper erzielt und schließlich kann der Kühlkörper vorteilhafterweise den EMV-Schutz des Elektronikmoduls verbessern.Advantageously, the control unit on which the electronic module is fixed can be further developed in such a way that the control unit has a heat sink and a control unit printed circuit board arranged on the heat sink with a recess, that the electronic module in the recess of the control unit printed circuit board with the second molding compound on the Heatsink and that electrical connection elements of the electronic module are electrically contacted with the control unit printed circuit board. As a result, the heat dissipation of the heat generating in operation electrical and / or electronic component is advantageously promoted by serving as a heat sink heat sink, continue a compact design of the controller is advantageously achieved by the arrangement of the recess provided with a control circuit board on the heat sink and finally the heat sink advantageously improve the EMC protection of the electronic module.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail in the following description.

Es zeigen:Show it:

1a einen Querschnitt eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Elektronikmoduls; 1a a cross section of an embodiment of an electronic module according to the invention;

1b einen Querschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Elektronikmoduls, bei dem das Substrat in vertikaler Richtung des Moldgehäuses nicht mittig im Moldgehäuse angeordnet ist; 1b a cross-section of another embodiment of an inventive Electronic module, in which the substrate is not arranged in the vertical direction of the mold housing in the middle of the mold housing;

2 einen Querschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Elektronikmoduls, bei dem das Wärme erzeugende elektrische und/oder elektronische Bauelement auf der zweiten Seite des Substrats angeordnet ist; 2 a cross-section of another embodiment of an electronic module according to the invention, in which the heat-generating electrical and / or electronic component is arranged on the second side of the substrate;

3 einen Querschnitt durch einen Teil eines Steuergeräts, mit dem erfindungsgemäßes Elektronikmodul mechanisch und elektrisch verbunden ist. 3 a cross section through a portion of a control device, is mechanically and electrically connected to the inventive electronic module.

4 einen Querschnitt durch ein Formwerkzeug bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Elektronikmoduls. 4 a cross section through a mold in the manufacture of the electronic module according to the invention.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In 1a ist ein Querschnitt in x-z-Richtung eines Ausführungsbeispiels eines Elektronikmoduls (100) dargestellt. Neben der Figur ist schematisch ein Koordinatensystem mit der willkürlich festgelegten Lage der 3 Raumrichtungen x, y, und z dargestellt. Ein solches Elektronikmodul kann beispielsweise in elektrischen und/oder elektronischen Steuergeräten zum Einsatz kommen. Insbesondere kann das Elektronikmodul (100) auch ein Leiterplattenmodul sein. Das Elektronikmodul (100) kann dabei in verschiedenen Steuergeräten aus verschiedenen Bereichen eingesetzt werden, z.B. in Steuergeräten für Getriebesteuerung im Kraftfahrzeugbau, aber auch im Batteriemanagement, sowie z.B. mit Leistungshalbleitern versehen in Anwendungen für Elektroantriebe und Hybridfahrzeuge, ohne auf solche Anwendungen beschränkt zu sein. Die 1a zeigt ein Substrat (200), das eine erste Seite (210) und eine zweite Seite (220) aufweist. Das Substrat kann dabei beispielsweise eine Leiterplatte (202), ein Keramiksubstrat (204) oder auch ein metallisches Stanzgitter (206) sein. Auf der ersten Seite (210) und/oder auf der zweiten Seite (220) des Substrats (200) sind dabei elektrische und/oder elektronische Bauelemente (300) angeordnet. Dabei kann es sich bei den Bauelementen (300) um passive Bauelemente, wie z.B. Widerstände, Kondensatoren, Spulen und dergleichen handeln, es sind aber auch andere Bauelemente denkbar, wie z.B. Sensoren, anwenderspezifische integrierte Schaltkreise (ASICs), Leistungshalbleiter, Operationsverstärker und dergleichen. Außerdem ist auf dem Substrat (200) wenigstens ein Bauteil (310) angeordnet, das im Betrieb Wärme erzeugt, beispielsweise ein Leistungshalbleiter. Diese Bauelemente (300, 310) können direkt elektrisch mit dem Substrat (200) verbunden sein, beispielsweise durch Auflöten oder durch das Aufkleben mit leitfähigem Klebstoff. Sie können jedoch auch mechanisch durch beispielsweise eine Klebung an dem Substrat (200) festgelegt sein und durch elektrische Verbindungselemente (350) wie z.B. Bonddrähte und dergleichen mit dem Substrat (200) elektrisch kontaktiert sein. Das Substrat (200) und die darauf angeordneten elektrischen und/oder elektronischen Bauelemente (300, 310) sind in diesem Ausführungsbeispiel komplett von einem Moldgehäuse (400) umgeben und somit vor äußeren mechanischen Einflüssen und vor dem Angriff aggressiver Medien geschützt. Das Moldgehäuse setzt sich dabei zusammen aus einer ersten Moldmasse (410), die die erste Seite (210) des Substrats (200), sowie Teile von elektrischen Anschlusselementen (500) bedeckt, sowie aus einer zweiten Moldmasse (420), die die zweite Seite (220) des Substrats (200) bedeckt. Der Kontaktbereich (430) zwischen den beiden Moldmassen (410, 420) liegt im gezeigten Ausführungsbeispiel in der Ebene des Substrats (200). Idealerweise sind die beiden Moldmassen, die bevorzugt aus duroplastischen Materialien bestehen, im Kontaktbereich (430) miteinander vernetzt, so dass ein lückenloses Moldgehäuse (400) ohne Nahtstellen entsteht. Das Substrat (200) ist bevorzugt eben und flach. Das heißt, dass zwei der drei Raumachsen des Substrats, hier die x- und die y-Richtung, eine gegenüber der dritten Raumachse des Substrats (200) (hier: z-Richtung) deutlich größere räumliche Ausdehnung haben. Das Substrat (200) ist in der z-Richtung bevorzugt dünner als 3mm, besonders bevorzugt dünner als 1mm, vorzugsweise dünner als 0,5mm. In den beiden zur z-Richtung senkrechten Raumrichtungen (x-/y-Richtung) spannt das Substrat (200) eine Fläche auf. Dabei wird unter der ersten Fläche (211) des Substrats (200) die auf der ersten Seite (210) vom unbestückten Substrat (200) aufgespannte Fläche in der x-y-Ebene verstanden. Analog wird unter der zweiten Fläche (212) des Substrats (200) die auf der zweiten Seite (220) vom unbestückten Substrat (200) aufgespannte Fläche in der x-y-Ebene verstanden. Unter der direkten oder indirekten Abdeckung eines Flächenanteils von 80% einer Fläche des Substrats (200) wird dabei verstanden, dass 80% dieser Fläche des Substrats (200) von Moldmasse abgedeckt sind. Bestückte Abschnitte des Substrats werden dabei als ursprüngliche, unbestückte Abschnitte des Substrats gerechnet, das Substrat (200) ist in den bestückten Abschnitten also nur indirekt von Moldmasse abgedeckt. Das Moldgehäuse (400) kann dabei auch eine sehr einfache Ausführung darstellen, beispielsweise kann das Moldgehäuse (400) ein SOIC-Gehäuse (Small Outline Integrated Circuit), ein LGA-Gehäuse (Land Grid Array), ein BGA-Gehäuse (Ball Grid Array), ein LQFP-Gehäuse (Low profile Quad Flat Package), ein TQFP-Gehäuse (Thin Quad Flat Pack) oder von einem ähnlichen Gehäusetyp sein, der üblicherweise verwendet wird, wenn das Elektronikmodul (100) ein einfaches Halbleitermodul mit beispielsweise einem Sensor und einem ASIC oder nur einem ASIC ist.In 1a is a cross-section in the xz-direction of an embodiment of an electronic module ( 100 ). In addition to the figure, a coordinate system with the arbitrary position of the three spatial directions x, y, and z is shown schematically. Such an electronic module can be used, for example, in electrical and / or electronic control devices. In particular, the electronic module ( 100 ) also be a printed circuit board module. The electronic module ( 100 ) can be used in various control devices from different areas, for example, in control units for transmission control in motor vehicle construction, but also in battery management, as well as provided with power semiconductors in applications for electric drives and hybrid vehicles, without being limited to such applications. The 1a shows a substrate ( 200 ), which is a first page ( 210 ) and a second page ( 220 ) having. The substrate can, for example, a printed circuit board ( 202 ), a ceramic substrate ( 204 ) or a metallic punched grid ( 206 ) be. On the first page ( 210 ) and / or on the second page ( 220 ) of the substrate ( 200 ) are electrical and / or electronic components ( 300 ) arranged. It may be in the components ( 300 ) to passive components such as resistors, capacitors, coils and the like act, but there are also other devices conceivable, such as sensors, user-specific integrated circuits (ASICs), power semiconductors, operational amplifiers and the like. Also, on the substrate ( 200 ) at least one component ( 310 ), which generates heat during operation, for example a power semiconductor. These components ( 300 . 310 ) can be directly electrically connected to the substrate ( 200 ), for example by soldering or by gluing with conductive adhesive. However, they can also be mechanically fixed by, for example, bonding to the substrate ( 200 ) and by electrical connection elements ( 350 ) such as bonding wires and the like with the substrate ( 200 ) be electrically contacted. The substrate ( 200 ) and the electrical and / or electronic components ( 300 . 310 ) are completely in this embodiment of a mold housing ( 400 ) and thus protected against external mechanical influences and against the attack of aggressive media. The mold housing is composed of a first molding compound ( 410 ), the first page ( 210 ) of the substrate ( 200 ), as well as parts of electrical connection elements ( 500 ), as well as from a second molding compound ( 420 ), the second page ( 220 ) of the substrate ( 200 ) covered. The contact area ( 430 ) between the two molding compounds ( 410 . 420 ) is in the embodiment shown in the plane of the substrate ( 200 ). Ideally, the two molding compounds, which are preferably made of thermosetting materials, in the contact area ( 430 ), so that a complete Mold housing ( 400 ) without seams. The substrate ( 200 ) is preferably flat and flat. This means that two of the three spatial axes of the substrate, here the x- and the y-direction, one opposite the third spatial axis of the substrate ( 200 ) (here: z-direction) have significantly greater spatial extent. The substrate ( 200 ) is preferably thinner than 3mm in the z-direction, more preferably thinner than 1mm, preferably thinner than 0.5mm. In the two spatial directions (x / y direction) perpendicular to the z-direction, the substrate biases ( 200 ) on a surface. Here, under the first surface ( 211 ) of the substrate ( 200 ) on the first page ( 210 ) from the unpopulated substrate ( 200 ) spanned surface in the xy plane understood. Analogously, under the second surface ( 212 ) of the substrate ( 200 ) on the second page ( 220 ) from the unpopulated substrate ( 200 ) spanned surface in the xy plane understood. With the direct or indirect coverage of an area fraction of 80% of an area of the substrate ( 200 ) is understood to mean that 80% of this area of the substrate ( 200 ) are covered by molding compound. Assembled sections of the substrate are counted as original, unpopulated sections of the substrate, the substrate ( 200 ) is covered in the populated sections so only indirectly by molding compound. The mold housing ( 400 ) can also represent a very simple design, for example, the mold housing ( 400 ) a Small Outline Integrated Circuit (SOIC) package, a Land Grid Array (LGA) package, a Ball Grid Array (BGA) package, a Low Profile Quad Flat Package (LQFP), a TQFP (Thin Quad Flat Pack) or a similar type of housing commonly used when the electronics module ( 100 ) is a simple semiconductor module with, for example, a sensor and an ASIC or only one ASIC.

In 1b ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des Elektronikmoduls dargestellt als Querschnitt in x-z-Richtung. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Wärme erzeugende elektrische und/oder elektronische Bauelement (310) auf dem Substrat (200) über einem thermischen Via (260) festgelegt, so dass eine besonders gute Wärmeableitung durch das Substrat (200) hindurch in die zweite Moldmasse (420) hinein gewährleistet ist. Das thermische Via (260) besteht dabei vorzugsweise aus einem Material mit einer besonders guten Wärmeleitfähigkeit, z.B. einem Metall. Es ist in das Substrat so eingebettet, dass es den Wärmetransport von der einen Seite des Substrats (200) auf die andere Seite des Substrats (200) verbessert. Die zweite Moldmasse (420) besteht aus einem Material, das eine höhere Wärmeleitfähigkeit aufweist als das Material, aus dem die erste Moldmasse (410) besteht. Die Wärmeleitfähigkeit der zweiten Moldmasse beträgt dabei bevorzugt mehr als 2 W/(m·K), besonders bevorzugt von mehr als 3 W/(m·K). Dies kann beispielsweise durch einen Füllstoffanteil aus Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit erreicht werden, z.B. durch Füllstoff aus Al2O3 oder anderen Stoffen, deren Wärmeleitfähigkeit deutlich größer ist als die Wärmeleitfähigkeit des üblicherweise als Füllmaterial verwendeten SiO2. Dadurch ist gewährleistet, dass die Wärme des Wärme erzeugenden Bauelements (310) in ausreichendem Maße aus dem Moldgehäuse (400) abgeführt werden kann. Im in der Figur gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Substrat (200) bezogen auf die Ausdehnung des Moldgehäuses (400) in z-Richtung nicht mehr mittig im Moldgehäuse (400) angeordnet. Vielmehr ist es so angeordnet, dass die Ausdehnung der Moldschicht der ersten Moldmasse (410) auf der ersten Seite des Substrats (210) in z-Richtung größer ist als die Ausdehnung der Moldschicht der zweiten Moldmasse (420) auf der zweiten Seite des Substrats (220) in z-Richtung. Dies kann, wie im Ausführungsbeispiel gezeigt, dadurch bedingt sein, dass wenigstens ein elektrisches und/oder elektronisches Bauelement, das von Moldmasse überdeckt sein soll, eine große Bauhöhe aufweist und dass gleichzeitig das Moldgehäuse (400) möglichst flach bauen soll. Bei einem solchen, auf die Lage der Mittelebene des Moldgehäuses (400) in z-Richtung bezogenen asymmetrischen Aufbaus ist die Strecke geringer, über die die Wärme durch die zweite Moldmasse (420) abgeführt werden muss, verglichen mit einem symmetrischen Moldgehäuse (400) gleicher Ausdehnung in z-Richtung. Schließlich wird auch weniger Volumen von der teuren zweiten Moldmasse (420) benötigt. In der Figur ist außerdem dargestellt, dass die erste Moldmasse (410) auch Abschnitte der zweiten Seite (220) des Substrats (200) abdeckt. Dies kann geometrische Ursachen haben, indem beim Einspritzen die Fließfront der ersten Moldmasse (410) schneller die Ränder des Substrats (200) erreicht als die Fließfront der zweiten Moldmasse (420), beispielsweise durch die Geometrie des Formwerkzeugs oder die Lage des Substrats (200) in der Hohlform des Spritzwerkzeugs. So kann es so dazu kommen, dass die erste Moldmasse (410) auch Abschnitte der zweiten Seite (220) des Substrats (200) bedeckt. Die abschnittsweise Überdeckung der zweiten Seite (220) des Substrats (200) mit der ersten Moldmasse (410) kann aber auch durch eine gezielte Fließfrontbeeinflussung erzielt werden, indem z.B. der Einspritzzeitpunkt der zweiten Moldmasse (420) in das Formwerkzeug speziell angepasst wird. In 1b is a further embodiment of the electronic module shown as a cross section in the xz direction. In this embodiment, the heat generating electrical and / or electronic device ( 310 ) on the substrate ( 200 ) over a thermal via ( 260 ), so that a particularly good heat dissipation through the substrate ( 200 ) through into the second molding compound ( 420 ) is ensured. The thermal via ( 260 ) preferably consists of a material with a particularly good thermal conductivity, for example a metal. It is embedded in the substrate so that it can transfer heat from one side of the substrate ( 200 ) to the other side of the substrate ( 200 ) improved. The second molding compound ( 420 ) consists of a material which has a higher thermal conductivity than the material from which the first molding compound ( 410 ) consists. The thermal conductivity of the second molding compound is preferably more than 2 W / (m · K), more preferably more than 3 W / (m · K). This can be achieved for example by a filler content of material with high thermal conductivity, for example by filler of Al 2 O 3 or other materials whose thermal conductivity is significantly greater than the thermal conductivity of the SiO 2 commonly used as a filler material. This ensures that the heat of the heat generating component ( 310 ) sufficiently from the mold housing ( 400 ) can be dissipated. In the embodiment shown in the figure, the substrate ( 200 ) based on the extension of the mold housing ( 400 ) in z-direction no longer in the center of the housing housing ( 400 ) arranged. Rather, it is arranged so that the expansion of the mold layer of the first molding compound ( 410 ) on the first side of the substrate ( 210 ) in the z-direction is greater than the extent of the mold layer of the second molding compound ( 420 ) on the second side of the substrate ( 220 ) in the z direction. As shown in the exemplary embodiment, this may be due to the fact that at least one electrical and / or electronic component, which is intended to be covered by molding compound, has a large structural height and at the same time the mold housing (FIG. 400 ) should build as flat as possible. In such, on the position of the median plane of the Moldgehäuses ( 400 ) in the z-direction-related asymmetric structure, the distance through which the heat is reduced by the second molding compound ( 420 ) must be dissipated compared to a symmetrical housing ( 400 ) of equal extent in the z-direction. Finally, less volume of the expensive second molding compound ( 420 ) needed. The figure also shows that the first molding compound ( 410 ) also sections of the second page ( 220 ) of the substrate ( 200 ) covers. This may have geometric causes by the flow front of the first molding compound ( 410 ) faster the edges of the substrate ( 200 ) reaches as the flow front of the second molding compound ( 420 ), for example by the geometry of the mold or the position of the substrate ( 200 ) in the mold of the injection mold. So it can happen that the first molding compound ( 410 ) also sections of the second page ( 220 ) of the substrate ( 200 ) covered. The section overlapping of the second page ( 220 ) of the substrate ( 200 ) with the first molding compound ( 410 ) can also be achieved by a targeted flow front influencing, for example by the injection time of the second molding compound ( 420 ) is specially adapted to the mold.

Genauso gut kann in einem hier nicht dargestellten Ausführungsbeispiel die Fließfront der zweiten Moldmasse (420) die Ränder des Substrats (200) schneller erreichen als die erste Moldmasse (410). In solch einem Fall werden Abschnitte der ersten Seite (210) des Substrats (200) von der zweiten Moldmasse (420) bedeckt.Just as well, in an embodiment not shown here, the flow front of the second molding compound ( 420 ) the edges of the substrate ( 200 ) reach faster than the first molding compound ( 410 ). In such a case, sections of the first page ( 210 ) of the substrate ( 200 ) of the second molding compound ( 420 ) covered.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel als Querschnitt in x-z-Richtung ist in 2 dargestellt. Hier ist das Wärme erzeugende elektrische und/oder elektronische Bauelement (310) auf der zweiten Seite (220) des Substrats (200) angeordnet. Die elektrische Kontaktierung des Bauelements (310) erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel durch als Bonddrähte ausgelegte elektrische Verbindungselemente (350). Die elektrischen Signale des Wärme erzeugenden Bauelements (310) werden dann substratseitig mittels elektrischer Vias (250) im Substrat (200) auf die erste Seite (210) des Substrats übertragen. Eine derartige Bauform wird vorzugsweise gewählt, um die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) des Wärme erzeugenden Bauelements (310) zu verbessern und/oder, um die Wärmeübertragung vom Wärme erzeugenden Bauelement (310) in die zweite Moldmasse (420) zu erleichtern und den Weg zu einer Wärmesenke im Kontakt mit der zweiten Moldmasse (420) zu verkürzen.Another embodiment as a cross section in the xz direction is in 2 shown. Here is the heat generating electrical and / or electronic device ( 310 ) on the second page ( 220 ) of the substrate ( 200 ) arranged. The electrical contact of the device ( 310 ) takes place in this embodiment by designed as bonding wires electrical connecting elements ( 350 ). The electrical signals of the heat generating device ( 310 ) are then substrate-side by means of electrical vias ( 250 ) in the substrate ( 200 ) on the first page ( 210 ) of the substrate. Such a design is preferably chosen in order to ensure the electromagnetic compatibility (EMC) of the heat-generating component (FIG. 310 ) and / or heat transfer from the heat generating device ( 310 ) in the second molding compound ( 420 ) and the way to a heat sink in contact with the second molding compound ( 420 ) To shorten.

In 3 ist ein Querschnitt in x-z-Richtung eines Ausschnitts eines Steuergeräts (800) mit einem am Steuergerät festgelegten Elektronikmodul (100) dargestellt. Hierbei kann das Steuergerät (800) insbesondere ein Steuergerät (800) für die Getriebesteuerung sein, wobei ein solches Steuergerät im Getriebe angeordnet sein kann und beispielsweise dem Getriebeöl ausgesetzt ist. Andere Einsatzmöglichkeiten sind Steuergeräte (800) mit Elektronikmodulen (100) für Elektrofahrzeuge, für Hybridfahrzeuge, und dergleichen. Elektronikmodule (100) in derartigen Anwendungen weisen üblicherweise Leistungshalbleiter als Wärme erzeugende elektrische und/oder elektronische Bauelemente (310) auf. Das Elektronikmodul (100) ist dabei mit einem als Wärmesenke ausgebildeten der Entwärmung dienenden Teil (700) des Steuergeräts (800) verbunden. Das der Entwärmung dienende Teil (700) ist dabei bevorzugt ein Kühlkörper (710), besonders bevorzug ein metallischer Kühlkörper (710). Das Elektronikmodul (100) ist dabei in einer Aussparung (620) einer Steuergerät-Leiterplatte (600) mit dem Kühlkörper (710) verbunden. Die Steuergerät-Leiterplatte (600) ist bevorzugt auf dem Kühlkörper (710) festgelegt. Besonders bevorzugt wird das Elektronikmodul (100) so auf dem Kühlkörper (710) festgelegt, dass ein direkter, lückenloser Kontakt besteht, besonders bevorzugt wird dabei zwischen dem Elektronikmodul (100) und dem Kühlkörper (710) eine Wärmeleitpaste eingebracht, die einen guten Wärmetransport sicherstellt. Die elektrische Verbindung des Elektronikmoduls (100) mit der Steuergerät-Leiterplatte (600) wird in dem gezeigten Ausführungsbeispiel durch elektrische Anschlusselemente (500), beispielsweise metallische Pins, erzielt, die leitend mit der Steuergerät-Leiterplatte (600) verbunden sind. Die Verbindung kann dabei beispielsweise durch Bonden, Löten, Punktschweißen, das Festkleben mit leitfähigem Klebstoff oder andere gängige Methoden der Aufbau- und Verbindungstechnik erfolgen.In 3 is a cross section in the xz direction of a section of a control device ( 800 ) with an electronic module ( 100 ). In this case, the control unit ( 800 ), in particular a control device ( 800 ) be for the transmission control, wherein such a control device can be arranged in the transmission and is exposed, for example, the transmission oil. Other uses are ECUs ( 800 ) with electronic modules ( 100 ) for electric vehicles, for hybrid vehicles, and the like. Electronic modules ( 100 ) in such applications usually have power semiconductors as heat-generating electrical and / or electronic components ( 310 ) on. The electronic module ( 100 ) is with a formed as a heat sink of the heat dissipation serving part ( 700 ) of the control unit ( 800 ) connected. The heat dissipation part ( 700 ) is preferably a heat sink ( 710 ), more preferably a metallic heat sink ( 710 ). The electronic module ( 100 ) is in a recess ( 620 ) of a controller board ( 600 ) with the heat sink ( 710 ) connected. The controller board ( 600 ) is preferably on the heat sink ( 710 ). Particularly preferred is the electronic module ( 100 ) so on the heat sink ( 710 ) determines that a direct, continuous contact exists, more preferably between the electronic module ( 100 ) and the heat sink ( 710 ) introduced a thermal paste, which ensures a good heat transfer. The electrical connection of the electronic module ( 100 ) with the controller board ( 600 ) is in the embodiment shown by electrical connection elements ( 500 ), for example metallic pins, which conducts with the control board ( 600 ) are connected. The connection can be made for example by bonding, soldering, spot welding, sticking with conductive adhesive or other common methods of construction and connection technology.

Zur Herstellung eines Elektronikmoduls (100) wird wie in 4 dargestellt ist folgendermaßen vorgegangen. Das Substrats (200), auf dem elektrische und/oder elektronische Bauelemente (300) angeordnet sind, wobei wenigstens ein elektrisches und/oder elektronisches Bauelement (310) im Betrieb Wärme erzeugt, wird in einen Hohlraum (930) eines geöffneten Formwerkzeugs (900) eingelegt. Außerdem werden eine erste Moldmasse (410) aus einem ersten Material und eine zweiten Moldmasse (420) aus einem von dem ersten Material verschiedenen zweiten Material bereitgestellt. Das zweite Material weist dabei eine höhere Wärmeleitfähigkeit auf als das erste Material. In einem weiteren Schritt wird die erste Moldmasse (410) in wenigstens einen ersten Moldmassenspeicher (910) und die zweite Moldmasse (420) in wenigstens einen zweiten Moldmassenspeicher (920) des Formwerkzeugs (900) eingelegt. Anschließend wird das Formwerkzeug (900) geschlossen. Durch die im Formwerkzeug (900) und in den Moldmassenspeichern (910, 920) vorherrschende hohe Temperatur von typischerweise 170°C verflüssigen sich die Materialien der ersten und der zweiten Moldmasse (410, 420). Die so vorliegenden beiden flüssigen Moldmassen (410, 420) werden dann während oder nach dem Schließen des Formwerkzeugs (900) unter Anwendung von Druck (ca. 50 bis 150 bar) aus den Moldmassenspeichern (910, 920) durch Zuführungskanäle in den Hohlraum (930) des Formwerkzeugs (900) zugeführt. Die erste Moldmasse (410) wird dabei so zugeführt, dass sie vornehmlich die erste Seite (210) des Substrats (200) bedeckt, die zweite Moldmasse (420) wird so zugeführt, dass sie einen zusammenhängenden Flächenanteil von wenigstens 80% der zweiten Fläche (212) des Substrats (200) direkt oder indirekt bedeckt. Nach kurzer Zeit (ca. 30 Sekunden) vernetzen die Epoxidharze der beiden Moldmassen (410, 420) irreversibel zu einem duroplastischen Netzwerk, wobei das Volumen des vernetzten Formkörpers (des Moldgehäuses (400)) in Folge der Vernetzung noch um ca. 1–3% schrumpft und so das eingeschlossene bestückte Substrat (200) fest umschließt. Das sich so im Formwerkzeug (900) gebildete Moldgehäuse (400) wird anschließend für kurze Zeit bei der anliegenden Temperatur von ca. 170°C im Formwerkzeug (900) gehalten, damit die Moldmasse noch aushärten kann. Schließlich wird das Formwerkzeug (900) geöffnet und das Elektronikmodul (100) im Moldgehäuse (400) aus dem Hohlraum (930) des Formwerkzeugs (900) entnommen. Besonders bevorzugt werden die beiden Moldmassen (410, 420) im Zeitablauf so („gleichzeitig“) in den Hohlraum (930) zugeführt, dass sie in ihrem Kontaktbereich (430) beim Vernetzungsprozess eine gemeinsame Vernetzung ausbilden.For producing an electronic module ( 100 ) becomes like in 4 the procedure is as follows. The substrate ( 200 ), on which electrical and / or electronic components ( 300 ), wherein at least one electrical and / or electronic component ( 310 ) generates heat during operation, is placed in a cavity ( 930 ) of an open mold ( 900 ). In addition, a first molding compound ( 410 ) of a first material and a second molding compound ( 420 ) is provided from a second material different from the first material. The second material has a higher thermal conductivity than the first material. In a further step, the first molding compound ( 410 ) in at least one first Moldmassenspeicher ( 910 ) and the second molding compound ( 420 ) in at least one second Moldmassenspeicher ( 920 ) of the molding tool ( 900 ). Subsequently, the mold ( 900 ) closed. By the in the mold ( 900 ) and in the Moldmassenspeichern ( 910 . 920 ) prevailing high temperature of typically 170 ° C liquefy the materials of the first and the second molding compound ( 410 . 420 ). The two liquid molding compounds ( 410 . 420 ) are then during or after closing the mold ( 900 ) using pressure (about 50 to 150 bar) from the Moldmassenspeichern ( 910 . 920 ) through feed channels into the cavity ( 930 ) of the molding tool ( 900 ). The first molding compound ( 410 ) is supplied in such a way that it mainly the first page ( 210 ) of the substrate ( 200 ), the second molding compound ( 420 ) is supplied so that it has a contiguous area proportion of at least 80% of the second area ( 212 ) of the substrate ( 200 ) covered directly or indirectly. After a short time (about 30 seconds), the epoxy resins of the two molding compositions crosslink ( 410 . 420 ) irreversibly to a thermosetting network, wherein the volume of the crosslinked molding (of the mold housing ( 400 )) shrinks by about 1-3% as a result of crosslinking and so the enclosed loaded substrate ( 200 ) tightly encloses. That so in the mold ( 900 ) Mold housing ( 400 ) is then for a short time at the applied temperature of about 170 ° C in the mold ( 900 ), so that the molding compound can still harden. Finally, the mold ( 900 ) and the electronic module ( 100 ) in the housing housing ( 400 ) from the cavity ( 930 ) of the molding tool ( 900 ). Particularly preferred are the two molding compounds ( 410 . 420 ) over time so ("simultaneously") into the cavity ( 930 ) that they are in their contact area ( 430 ) form a common network in the networking process.

Im Unterschied dazu ist ein sequentielles Zuführen der beiden Moldmassen (410, 420) auch denkbar. In diesem Fall wird zunächst die eine Moldmasse in den Hohlraum (930) des Formwerkzeugs (900) zugeführt und vernetzt dort. Erst nach Abschluss der Vernetzung der einen Moldmasse wird dann die andere Moldmasse in den Hohlraum (930) des Formwerkzeugs (900) zugeführt. Dabei ist dann im Kontaktbereich zwischen den beiden Moldmassen (410, 420) die Ausbildung einer gemeinsamen Vernetzung nicht sichergestellt. Eine sequentielle Zuführung wird bevorzugt beim sogenannten Sheetmolden eingesetzt.In contrast, a sequential feeding of the two molding compounds ( 410 . 420 ) also conceivable. In this case, the first one molding compound in the cavity ( 930 ) of the molding tool ( 900 ) and crosslinked there. Only after completion of the crosslinking of a molding compound is then the other molding compound in the cavity ( 930 ) of the molding tool ( 900 ). It is then in the contact area between the two molding compounds ( 410 . 420 ) does not ensure the formation of a common network. A sequential feed is preferably used in the so-called Sheetmolden.

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Claims (10)

Elektronikmodul, insbesondere für ein elektronisches Steuergerät, mit einem eine erste Seite (210) und eine davon abgewandte zweite Seite (220) aufweisenden Substrat (200), wobei das Substrat (200) auf der ersten Seite (210) eine erste Fläche (211) und auf der zweiten Seite (220) eine zweite Fläche (212) aufweist, wobei an dem Substrat (200) auf der ersten Seite (210) und/oder zweiten Seite (220) elektrische und/oder elektronische Bauelemente (300) angeordnet sind, wobei wenigstens ein elektrisches und/oder elektronisches Bauelement (310) im Betrieb Wärme erzeugt, wobei das Substrat (200) auf der ersten Seite (210) des Substrats (200) mit einer ersten Moldmasse (410) aus einem ersten Material und auf der zweiten Seite (220) des Substrats (200) mit einer zweiten Moldmasse (420) aus einem von dem ersten Material verschiedenen zweiten Material versehen ist und wobei das zweite Material eine höhere Wärmeleitfähigkeit als das erste Material aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ein zusammenhängender Flächenanteil von wenigstens 80% der zweiten Fläche (212) des Substrats (200) von der zweiten Moldmasse (420) direkt oder indirekt abgedeckt ist.Electronic module, in particular for an electronic control unit, with a first side ( 210 ) and a second side facing away from it ( 220 ) having substrate ( 200 ), the substrate ( 200 ) on the first page ( 210 ) a first surface ( 211 ) and on the second page ( 220 ) a second surface ( 212 ), wherein on the substrate ( 200 ) on the first page ( 210 ) and / or second page ( 220 ) electrical and / or electronic components ( 300 ), wherein at least one electrical and / or electronic component ( 310 ) generates heat during operation, the substrate ( 200 ) on the first page ( 210 ) of the substrate ( 200 ) with a first molding compound ( 410 ) from a first material and on the second side ( 220 ) of the substrate ( 200 ) with a second molding compound ( 420 ) of a second material different from the first material, and wherein the second material has a higher thermal conductivity than the first material, characterized in that a contiguous area proportion of at least 80% of the second area ( 212 ) of the substrate ( 200 ) of the second molding compound ( 420 ) is covered directly or indirectly. Elektronikmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Wärme erzeugende elektrische und/oder elektronische Bauelemente (310) auf der ersten Seite (210) oder auf der zweiten Seite (220) des Substrats (200) angeordnet ist.Electronics module according to claim 1, characterized in that the at least one heat generating electrical and / or electronic components ( 310 ) on the first page ( 210 ) or on the second page ( 220 ) of the substrate ( 200 ) is arranged. Elektronikmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Material eine Wärmeleitfähigkeit größer als 2 W/(m·K) aufweist. Electronics module according to one of claims 1 to 2, characterized in that the second material has a thermal conductivity greater than 2 W / (m · K). Elektronikmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (200) eine Leiterplatte (202), ein Keramiksubstrat (204) oder ein metallisches Stanzgitter (Leadframe) (206) ist.Electronics module according to one of claims 1 to 3, characterized in that the substrate ( 200 ) a printed circuit board ( 202 ), a ceramic substrate ( 204 ) or a metallic lead frame (lead frame) ( 206 ). Elektronikmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektronikmodul (100) elektrische Anschlusselemente (500) aufweist, die mit dem Substrat (200) elektrisch kontaktiert sind und die durch die erste und/oder zweite Moldmasse (410, 420) nach außen geführt sind. Electronics module according to one of claims 1 to 4, characterized in that the electronic module ( 100 ) electrical connection elements ( 500 ) which is in contact with the substrate ( 200 ) are electrically contacted and by the first and / or second molding compound ( 410 . 420 ) are led to the outside. Elektronikmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektronikmodul (100) Bestandteil eines modular aufgebauten Steuergeräts mit mehreren Elektronikmodulen ist, die jeweils von Moldmasse komplett oder teilweise umgeben sind.Electronics module according to one of the preceding claims, characterized in that the electronic module ( 100 ) Part of a modular control unit with multiple electronic modules, which are each completely or partially surrounded by molding compound. Verfahren zur Herstellung eines Elektronikmoduls nach Anspruch 1, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: – Einlegen des Substrats (200), auf dem elektrische und/oder elektronische Bauelemente (300) angeordnet sind, wobei wenigstens ein elektrisches und/oder elektronisches Bauelement (310) im Betrieb Wärme erzeugt, in einen Hohlraum (930) eines geöffneten Formwerkzeugs (900), – Bereitstellen einer ersten Moldmasse (410) aus einem ersten Material und einer zweiten Moldmasse (420) aus einem von dem ersten Material verschiedenen zweiten Material, wobei das zweite Material eine höhere Wärmeleitfähigkeit als das erste Material aufweist, – Einlegen der ersten Moldmasse (410) in wenigstens einen ersten Moldmassenspeicher (910) und Einlegen der zweiten Moldmasse (420) in wenigstens einen zweiten Moldmassenspeicher (920) des Formwerkzeugs (900), – Schließen des Formwerkzeugs (900), – Zuführung der ersten und der zweiten Moldmasse (410, 420) aus dem wenigstens einen ersten und dem wenigstens einen zweiten Moldmassenspeicher (910, 920) in den Hohlraum (930) des Formwerkzeugs (900) während oder nach dem Schließen des Formwerkzeugs (900), – wobei ein zusammenhängender Flächenanteil von wenigstens 80% der zweiten Fläche (212) des Substrats (200) von der zweiten Moldmasse (420) direkt oder indirekt abgedeckt wird.Method for producing an electronic module according to claim 1, the method comprising the following steps: inserting the substrate ( 200 ), on which electrical and / or electronic components ( 300 ), wherein at least one electrical and / or electronic component ( 310 ) generates heat in operation, into a cavity ( 930 ) of an open mold ( 900 ), - providing a first molding compound ( 410 ) of a first material and a second molding compound ( 420 ) of a second material different from the first material, wherein the second material has a higher thermal conductivity than the first material, - inserting the first molding compound ( 410 ) in at least one first Moldmassenspeicher ( 910 ) and inserting the second molding compound ( 420 ) in at least one second Moldmassenspeicher ( 920 ) of the molding tool ( 900 ), - closing the mold ( 900 ), - feeding the first and the second molding compound ( 410 . 420 ) from the at least one first and the at least one second Moldmassenspeicher ( 910 . 920 ) in the cavity ( 930 ) of the molding tool ( 900 ) during or after closing the mold ( 900 ), Wherein a contiguous area proportion of at least 80% of the second area ( 212 ) of the substrate ( 200 ) of the second molding compound ( 420 ) is covered directly or indirectly. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Moldmasse (410) und die zweite Moldmasse (420) gleichzeitig in den Hohlraum (930) des Formwerkzeugs (900) zugeführt werden, insbesondere derart, dass die erste Moldmasse (410) und die zweiten Moldmasse (420) in einem Kontaktbereich (430) eine durchgehende Vernetzung aufweisen. A method according to claim 7, characterized in that the first molding compound ( 410 ) and the second molding compound ( 420 ) simultaneously into the cavity ( 930 ) of the molding tool ( 900 ), in particular such that the first molding compound ( 410 ) and the second molding compound ( 420 ) in a contact area ( 430 ) have a continuous network. Steuergerät mit einem Elektronikmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektronikmodul (100) auf dem Steuergerät (800) derart festgelegt ist, dass die zweite Moldmasse (420) des Elektronikmoduls (100) mit einem der Entwärmung dienenden Teil (700) des Steuergeräts (800) verbunden ist und dass das Elektronikmodul (100) mit dem Steuergerät (800) elektrisch verbunden ist.Control unit with an electronic module according to one of claims 1 to 6, characterized in that the electronic module ( 100 ) on the control unit ( 800 ) is set such that the second molding compound ( 420 ) of the electronic module ( 100 ) with a heat-dissipating part ( 700 ) of the control unit ( 800 ) and that the electronic module ( 100 ) with the control unit ( 800 ) is electrically connected. Steuergerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (800) einen Kühlkörper (710) als das der Entwärmung dienende Teil (700) und eine auf dem Kühlkörper (710) angeordnete Steuergerät-Leiterplatte (600) mit einer Aussparung (620) aufweist, dass das Elektronikmodul (100) in der Aussparung (620) der Steuergerät-Leiterplatte (600) mit der zweiten Moldmasse (420) an dem Kühlkörper (710) anliegt und dass elektrische Anschlusselemente (500) des Elektronikmoduls (100) mit der Steuergerät-Leiterplatte (600) elektrisch kontaktiert sind.Control unit according to claim 9, characterized in that the control unit ( 800 ) a heat sink ( 710 ) as the heat-dissipating part ( 700 ) and one on the heat sink ( 710 ) arranged controller board ( 600 ) with a recess ( 620 ) that the electronics module ( 100 ) in the recess ( 620 ) of the controller board ( 600 ) with the second molding compound ( 420 ) on the heat sink ( 710 ) and that electrical connection elements ( 500 ) of the electronic module ( 100 ) with the controller board ( 600 ) are electrically contacted.
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