DE102014201032A1 - Electric control unit, transmission with an electric control unit and method for producing an electrical control unit - Google Patents

Electric control unit, transmission with an electric control unit and method for producing an electrical control unit Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Steuergerät und ein Getriebe mit einem elektrischen Steuergerät umfassend einen Schaltungsträger (4) mit einer ersten Oberfläche (4a) und einer der ersten Oberfläche (4a) gegenüberliegenden zweiten Oberfläche (4b), wobei an mindestens einer Oberfläche (4a, 4b) zumindest ein elektrisches Bauelement (7, 8) angeordnet ist, wobei der Schaltungsträger (4) in einem Moldgehäuse (3) aus einer Moldmasse angeordnet ist und wobei wenigstens einem elektrischen Bauelement (7) ein Wärmeleiter (6) zugeordnet ist zum Abtransport von Wärme von dem wenigstens einen elektrischen Bauelement (7) an die Umgebung und wobei der Wärmeleiter (6) von einer dem Schaltungsträger (4) abgewandten Oberfläche (7a) des elektrischen Bauelements (7) durch das Moldgehäuse (3) nach außerhalb des Moldgehäuses (3) geführt ist sowie ein Herstellungsverfahren für ein elektrisches Steuergerät. The invention relates to an electrical control unit and a transmission with an electrical control device comprising a circuit carrier (4) having a first surface (4a) and a second surface (4b) opposite the first surface (4a), at least one surface (4a, 4b ), at least one electrical component (7, 8) is arranged, wherein the circuit carrier (4) in a mold housing (3) is arranged from a molding compound and wherein at least one electrical component (7) is associated with a heat conductor (6) for the removal of heat from the at least one electrical component (7) to the environment and wherein the heat conductor (6) from a circuit carrier (4) facing away from the surface (7a) of the electrical component (7) through the mold housing (3) to the outside of the mold housing (3) is guided and a manufacturing method for an electrical control unit.

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Figure DE102014201032A1_0001

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Steuergerät, insbesondere auf ein elektrisches Steuergerät mit einer gerichteten Wärmeableitung von wärmeerzeugenden elektrischen Bauelementen sowie auf ein Getriebe mit einem solchen Steuergerät und auf ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Steuergeräts. The present invention relates to an electrical control device, in particular to an electrical control device with a directed heat dissipation of heat-generating electrical components and to a transmission with such a control device and to a method for producing such a control device.

Elektrische Steuergeräte finden in verschiedensten Bereichen ihre Anwendung. Ein Anwendungsgebiet für Steuergeräte findet sich z.B. in Kraftfahrzeuge als Getriebesteuergeräte wieder. Diese Steuergeräte unterliegen in ihrem Betrieb häufig thermische und/oder mechanische Belastungen. Zum Schutz der Steuergeräteelektronik vor der Umgebung, insbesondere vor elektrisch leitfähigen und aggressiven Medien befinden sich die Schaltungselemente in einem Gehäuse. Electrical control units are used in a wide variety of applications. One area of application for controllers is found e.g. in motor vehicles as transmission control units again. These controllers are often subject in their operation thermal and / or mechanical loads. To protect the ECU electronics from the environment, especially against electrically conductive and aggressive media, the circuit elements are in a housing.

Aus der DE 10 2011 083 002 A1 ist ein Moldgehäuse bekannt, in das ein Schaltungsträger und dessen Elektronik eingeschlossen werden kann. Bei solchen Moldgehäusen kann es jedoch wegen der heißen Bauteilen, wie z.B. MosFets, Halbleiter, etc. im Betriebsmodus schnell zu großer Wärmeentwicklung durch Abwärme der Bauteile kommen. Die Wärmeentwicklung der elektronischen Bauteile wird auf die Leiterplatte und die Moldmasse verteilt. Die Leiterplatte und die Moldmasse dehnen sich durch die Erwärmung aus. Um eine gleichmäßige Wärmeausdehnung von Leiterplatte und Moldgehäuse zu gewährleisten und eine Beschädigung des Moldgehäuses zu verhindern, wird eine Art von symmetrischer Anordnung der Leiterplatte und deren Bauteile in der Moldmasse beschrieben. From the DE 10 2011 083 002 A1 is known a Mold housing, in which a circuit carrier and its electronics can be included. In such mold housings, however, because of the hot components, such as, for example, MOSFETs, semiconductors, etc., in operation mode, rapid generation of heat due to waste heat of the components can quickly occur. The heat development of the electronic components is distributed to the circuit board and the molding compound. The circuit board and the molding compound expand due to the heating. In order to ensure uniform thermal expansion of the printed circuit board and the mold housing and to prevent damage to the mold housing, a type of symmetrical arrangement of the printed circuit board and its components in the molding compound is described.

Die JP 2003115681 offenbart eine elektronische Anordnung, wobei einzelne wärmeproduzierende Elemente auf einer Kühlplatte angeordnet sind und die Kühlplatte zumindest teilweise aus der Umspritzung herausragt, wodurch die Wärme der Umspritzung herausgeführt werden kann. The JP 2003115681 discloses an electronic arrangement, wherein individual heat-producing elements are arranged on a cooling plate and the cooling plate protrudes at least partially from the extrusion coating, whereby the heat of the extrusion coating can be led out.

Die JP 2001237353 zeigt einen umspritzten einseitig bestückten Schaltungsträger dessen Leiterplatte über Wärmeleitpins an die äußere Umgebung angebunden ist. The JP 2001237353 shows a molded on one side populated circuit board whose circuit board is connected via Wärmeleitpins to the outside environment.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Technik zur verbesserten Ableitung von Wärme von einem Bauelement bereitzustellen. Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels eines elektronischen Steuergeräts und einem Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder. The invention has for its object to provide a technique for the improved dissipation of heat from a device. The invention achieves this object by means of an electronic control device and a method having the features of the independent claims. Subclaims give preferred embodiments again.

Ein erfindungsgemäßes elektrisches Steuergerät umfasst einen Schaltungsträger mit einer ersten Oberfläche und einer der ersten Oberfläche gegenüberliegenden zweiten Oberfläche, wobei an mindestens einer Oberfläche zumindest ein elektrisches Bauelement angeordnet ist und wobei der Schaltungsträger in einem Moldgehäuse aus einer Moldmasse angeordnet ist. Ferner umfasst es einen, wenigstens einem elektrischen Bauelement zugeordneten Wärmeleiter zum Abtransport von Wärme von dem wenigstens einen elektrischen Bauelement an die Umgebung. Der Wärmeleiter ist dabei derart ausgeführt, dass er von einer dem Schaltungsträger abgewandten Oberfläche des elektrischen Bauelements durch das Moldgehäuse nach außerhalb des Moldgehäuses geführt ist. An electrical control device according to the invention comprises a circuit carrier having a first surface and a second surface opposite the first surface, wherein at least one electrical component is arranged on at least one surface and wherein the circuit carrier is arranged in a mold housing of a molding compound. Furthermore, it comprises a heat conductor assigned to at least one electrical component for removing heat from the at least one electrical component to the environment. The heat conductor is designed such that it is guided by a circuit carrier remote from the surface of the electrical component through the mold housing to the outside of the mold housing.

Mit der erfindungsgemäßen Anordnung kann bei einem geschlossenen Moldgehäuse die Wärme der elektronischen Bauelemente innerhalb des Moldgehäuses nach außen abgeführt werden. Durch die schnelle Wärmeableitung in den Wärmeleitern wird verhindert, dass das Moldgehäuse die abgegebene Wärme der elektronischen Bauelemente aufnimmt und es aufgrund der geringen Wärmeleitung des Moldgehäuses zu dessen Beschädigung führen. Mit der erfindungsgemäßen Anordnung wird erreicht, dass die Wärme homogen verteilt wird und es dadurch nicht zu unterschiedlichen Erwärmungen und Ausdehnungen der Leiterplatte und/oder des Moldgehäuses kommen kann. Beschädigung des Gehäuses z.B. Haarrissbildung, werden dadurch vermieden. Folglich ist gewährleistet, dass das Moldgehäuse mediendicht ist und vermieden, dass Öl zu den elektrischen Bauteilen kriechen könnte. With the arrangement according to the invention, in the case of a closed mold housing, the heat of the electronic components within the mold housing can be dissipated to the outside. Due to the rapid heat dissipation in the heat conductors prevents the mold housing absorbs the heat emitted by the electronic components and cause it due to the low heat conduction of the mold housing to its damage. With the arrangement according to the invention it is achieved that the heat is distributed homogeneously and thereby it can not lead to different heating and expansion of the circuit board and / or the mold housing. Damage to the housing e.g. Crazing, are avoided. Consequently, it is ensured that the mold housing is media-tight and avoided that oil could creep to the electrical components.

Mit der erfindungsgemäßen Anordnung wird erreicht, dass die Wärme der elektronischen Bauelemente nicht von der Leiterplatte aufgenommen oder über die Leiterplatte an eine Wärmesenke geleitet wird, sondern dass die Wärme direkt über einen Wärmeleiter nach Außen, also an eine Wärmesenke außerhalb des Moldgehäuses geführt wird. Dadurch wird verhindert, dass sich die Leiterplatte durch die thermische Belastung möglicherweise ungewollt und zur Moldmasse unverhältnismäßig ausdehnt. With the arrangement according to the invention it is achieved that the heat of the electronic components is not absorbed by the circuit board or passed through the circuit board to a heat sink, but that the heat is passed directly through a heat conductor to the outside, ie to a heat sink outside the mold housing. This prevents the circuit board from being inadvertently expanded by the thermal stress and disproportionately from the molding compound.

Ein Wärmeleiter zeichnet sich dadurch aus, dass er Wärme von einem ersten Ort zu einem zweiten Ort transportiert, wobei die Wärme entsprechend dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik stets in Richtung der geringeren Temperatur fließt. Ein guter Wärmeleiter ist hierbei z.B. ein Metall. Das Material und die Abmessung eines Wärmeleiters können hierbei auf den zu erwartenden Wärmefluss angepasst sein. A heat conductor is characterized in that it transports heat from a first location to a second location, the heat always flowing in the direction of the lower temperature according to the second law of thermodynamics. A good conductor of heat is in this case e.g. a metal. The material and the dimension of a heat conductor can be adapted to the expected heat flow.

Ein Moldgehäuse bezeichnet ein Gehäuse welches durch einen Umspritzprozeß bzw. durch einen Vergußprozess hergestellt wurde. Insbesondere werden Moldgehäuse durch die Umspritzung oder Vergießung einer Leiterplatte mittels eines Duroplasten oder eines Thermoplasten gebildet. Moldgehäuse bezeichnen aber auch Gehäuse für z.B. eine Leiterplatte, welche sich dadurch auszeichnen, dass eine Leiterplatte primär eine Duroplastumspritzung aufweist, welche von einer sekundären Thermoplastumspritzung umgeben ist. A mold housing refers to a housing which has been produced by an encapsulation process or by a potting process. Moldings are in particular by the encapsulation or Vergießung a circuit board by means of a Thermosets or a thermoplastic formed. However, mold housings also designate housings for, for example, a printed circuit board, which are characterized in that a printed circuit board primarily has a thermoset coating which is surrounded by a secondary thermoplastic encapsulation.

Die Umgebung bezeichnet hierbei den Bereich außerhalb des elektrischen Steuergeräts. The environment here refers to the area outside of the electrical control unit.

In einer Ausführungsform der Erfindung steht der Wärmeleiter in thermischen Kontakt mit dem elektrischen Bauelement und liegt an der Oberfläche des elektrischen Bauelements an. Dadurch wird ein optimaler Wärmeübergang zwischen der Oberfläche des elektrischen Bauelements und dem Wärmeleiter gewährleistet. In one embodiment of the invention, the heat conductor is in thermal contact with the electrical component and abuts against the surface of the electrical component. As a result, an optimal heat transfer between the surface of the electrical component and the heat conductor is ensured.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Wärmeleiter von der Oberfläche des elektrischen Bauelements beabstandet und steht über ein, in dem Bereich zwischen dem elektrischen Bauelement und dem Wärmeleiter vorhandenen Wärmeleitmedium mit dem elektrischen Bauelement in thermischen Kontakt. Dadurch wird sichergestellt, dass der Wärmeleiter keine Kraft auf das elektrische Bauelement ausübt, wodurch zu eventuellen Beschädigungen des Bauteils kommen könnte. Andererseits wird durch das Wärmeleitmedium, welches idealerweise elastische Eigenschaften aufweist sichergestellt, dass ein optimaler Wärmeübertrag zwischen der Oberfläche des elektrischen Bauelements und dem Wärmeleiter vorhanden ist. In a further embodiment of the invention, the heat conductor is at a distance from the surface of the electrical component and is in thermal contact with the electrical component via a heat-conducting medium present in the region between the electrical component and the heat conductor. This ensures that the heat conductor exerts no force on the electrical component, which could lead to possible damage to the component. On the other hand, the heat-conducting medium, which ideally has elastic properties, ensures that optimum heat transfer is present between the surface of the electrical component and the heat conductor.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Wärmeleiter mit einer Wärmesenke zur Abgabe von Wärme an die Umgebung verbunden und die Wärmesenke ist von dem Moldgehäuse beabstandet oder liegt zumindest teilweise an dem Moldgehäuse an. Hierdurch wird die Fläche, mit der Wärme von den elektrischen Bauelementen an die Umgebung abgegeben vergrößert, wodurch der Wärmetransport nach außerhalb des Moldgehäuses vergrößert werden kann. Gleichzeitig wird sichergestellt, dass die Wärmesenke keine Wärme an das Moldgehäuse abgibt, wodurch dieses unnötig aufgeheizt wird. In a further embodiment of the invention, the heat conductor is connected to a heat sink for emitting heat to the environment and the heat sink is spaced from the mold housing or at least partially against the mold housing. As a result, the area is increased with the heat emitted by the electrical components to the environment, whereby the heat transfer to the outside of the mold housing can be increased. At the same time it is ensured that the heat sink does not give off heat to the mold housing, whereby it is unnecessarily heated.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Wärmeleiter mit einer Wärmesenke zur Abgabe von Wärme an die Umgebung verbunden und die Wärmesenke ist zumindest teilweise von dem Moldgehäuse umgeben. Dadurch wird erreicht, dass die Bauhöhe des elektrischen Steuergeräts verringert wird. In a further embodiment of the invention, the heat conductor is connected to a heat sink for emitting heat to the environment and the heat sink is at least partially surrounded by the mold housing. This ensures that the overall height of the electrical control unit is reduced.

Eine Wärmesenke ist ein räumlich begrenzter Bereich oder Körper, der in ihm gespeicherte oder zugeführte thermische Energie an ein angrenzendes Medium außerhalb des elektrischen Steuergeräts abgibt. Angrenzende Medien können feste Gegenstände, Flüssigkeiten, z.B. Öl oder Gase, z.B. Umgebungsluft sein. Die Wärmesenke kann insbesondere eine Metallplatte sein. A heat sink is a spatially limited area or body that delivers stored or supplied thermal energy to an adjacent medium outside of the electrical controller. Adjacent media may be solid objects, liquids, e.g. Oil or gases, e.g. Be ambient air. The heat sink may in particular be a metal plate.

Zweckmäßig sind der Wärmeleiter und die Wärmesenke einstückig ausgebildet. Es ist aber auch möglich, dass die Wärmeleiter in Form von Wärmepins an die Wärmesenke angeschraubt oder einsetzt sind. Suitably, the heat conductor and the heat sink are integrally formed. But it is also possible that the heat conductors are screwed or used in the form of heat pins to the heat sink.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Wärmeleiter im Bereich des Moldgehäuses an seinem Umfang ausgeführte Erhebungen und/oder Einschnitte auf. Dadurch wird eine optimale Verbindung zwischen Wärmeleiter und Moldmasse erreicht. Durch die Erhebungen und/oder Einschnitte in dem Wärmeleiter ergibt sich eine gute Stabilität des Wärmeleiters in der Moldmasse. Zweckmäßig können die Erhebungen und/oder Einschnitte in dem Wärmeleiter durch ein Aufrauen der Oberfläche des Wärmeleiters erreicht werden. In a further embodiment of the invention, the heat conductor in the region of the mold housing on its circumference executed surveys and / or cuts. As a result, an optimal connection between the heat conductor and molding compound is achieved. The elevations and / or cuts in the heat conductor results in a good stability of the heat conductor in the molding compound. Suitably, the elevations and / or cuts in the heat conductor can be achieved by roughening the surface of the heat conductor.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind Abstandshalter vorhanden, welche von einer Oberfläche des Schaltungsträgers zur Wärmesenke geführt sind. Diese Abstandshalter können hierbei an der Wärmesenke angebracht sein und auf der Oberfläche des Schaltungsträgers aufliegen oder die Abstandshalter sind an dem Schaltungsträger befestigt und dienen als Auflage für die Wärmesenke. Die Abstandshalter sind zweckmäßig derart ausgeführt, dass sie länger sind als die Wärmeleiter, welche zwischen Wärmesenke und den elektrischen Bauelementen auf dem Schaltungsträger vorhanden sind. Dies dient im Wesentlichen dazu, dass beim Vergießen des Schaltungsträgers der Anpressdruck des Spritzwerkzeugs auf die Wärmesenke nicht über die Wärmeleiter auf die elektrischen Bauelementen geleitet wird. In a further embodiment of the invention, spacers are provided which are guided from a surface of the circuit carrier to the heat sink. These spacers may in this case be attached to the heat sink and rest on the surface of the circuit carrier or the spacers are fastened to the circuit carrier and serve as a support for the heat sink. The spacers are expediently designed such that they are longer than the heat conductors which are present between the heat sink and the electrical components on the circuit carrier. This essentially serves to ensure that the contact pressure of the injection molding tool on the heat sink is not conducted via the heat conductors to the electrical components when casting the circuit carrier.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind Wärmeleiter nur den elektrischen Bauelementen zugeordnet, welche eine Betriebstemperatur oberhalb eines vorgegebenen Schwellwertes, z.B. 60°C aufweisen. Dadurch wird der Fertigungsaufwand reduziert, da nur solchen elektrischen Bauelementen ein Wärmeleiter zugeordnet wird, welche eine kritische Betriebstemperatur aufweisen, welche zu thermischen Spannungen innerhalb des Moldgehäuses oder der Leiterplatte führen kann. In another embodiment of the invention, heat conductors are associated only with electrical components having an operating temperature above a predetermined threshold, e.g. 60 ° C have. As a result, the production cost is reduced, since only such electrical components, a heat conductor is assigned, which have a critical operating temperature, which can lead to thermal stresses within the mold housing or the circuit board.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Steuergeräts umfasst folgende Verfahrensschritte:

  • – Bereitstellen eines Schaltungsträgers mit einer ersten und einer der ersten Oberfläche gegenüberliegenden zweiten Oberfläche,
  • – Anordnen mindestens eines elektrischen Bauelements an mindestens eine Oberfläche,
  • – Positionieren von Wärmeleitern über wenigstens einem elektrischen Bauelement,
  • – Vergießen des Schaltungsträgers mit einer Moldmasse, wobei die erste und zweite Oberfläche des Schaltungsträgers sowie ein Abschnitt des Wärmeleiters in direktem thermischem Kontakt mit der Moldmasse sind.
The method according to the invention for producing an electrical control device comprises the following method steps:
  • Providing a circuit carrier with a first surface and a second surface opposite the first surface,
  • Arranging at least one electrical component on at least one surface,
  • Positioning heat conductors over at least one electrical component,
  • - Potting the circuit substrate with a molding compound, wherein the first and second surfaces of the circuit substrate and a portion of the heat conductor are in direct thermal contact with the molding compound.

Zweckmäßig werden die Längen der einzelnen Wärmeleiter an die Höhe der einzelnen elektrischen Bauelemente angepasst, so dass nach dem Vergießen des Schaltungsträgers das elektrische Steuergerät eine möglichst geringe Höhe aufweist. Suitably, the lengths of the individual heat conductors are adapted to the height of the individual electrical components, so that after the casting of the circuit substrate, the electrical control unit has the lowest possible height.

Die Erfindung wird im Weiteren anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen The invention will be explained in more detail with reference to figures. Show it

1: eine schematische Darstellung eines elektrischen Steuergeräts mit einem Moldgehäuse und mit einer Wärmesenke verbundenen Wärmeleitern, 1 FIG. 2: a schematic representation of an electrical control unit with a housing and heat conductors connected to a heat sink, FIG.

25: weitere schematische Darstellungen eines elektrischen Steuergeräts mit Wärmeleitern, 2 - 5 : further schematic representations of an electrical control unit with heat conductors,

5: eine weitere schematische Darstellung eines elektrischen Steuergeräts mit zwei sich gegenüberliegenden Wärmesenken. 5 : Another schematic representation of an electrical control device with two opposing heat sinks.

1 zeigt ein elektrisches Steuergerät 1 mit einem Schaltungsträger 4, z.B. eine Leiterplatte, mit elektrischen Bauelementen 7, 8, welche auf einer ersten Oberfläche 4a des Schaltungsträgers 4 angeordnet sind. Das elektrische Steuergerät 1 weist ein Moldgehäuse 3 auf, welches den Schaltungsträger 4 und die elektrischen Bauelemente 7, 8 vollständig umgibt. Einigen elektrischen Bauelementen 7, 8 sind Wärmeleiter 6 zugeordnet, welche durch das Moldgehäuse 3 verlaufen und welche im Kontakt mit der Oberfläche 7a, der elektrischen Bauelemente 7, 8 stehen. Ein Wärmeleiter 6 verbindet dabei die Oberfläche 7a eines elektrischen Bauelements 7, 8 mit einem Bereich außerhalb des Moldgehäuses 3. Die Wärmeleiter 6 sind mit einer Wärmesenke 5, z.B. einer metallischen Wärmeleitplatte oder einer Kühlplatte verbunden. Die Wärmeleitplatte 5 weist Kühlrippen 9 auf zur Vergrößerung der Oberfläche über die Wärme an die Umgebung abgegeben werden kann. Diese Wärmesenke 5 liegt auf dem Moldgehäuse 3 auf. Es ist aber auch möglich, dass die Wärmesenke 5 von dem Moldgehäuse 3 durch einen Spalt 16 beanstandet ist (3, 5). 1 shows an electrical control unit 1 with a circuit carrier 4 , eg a printed circuit board, with electrical components 7 . 8th which are on a first surface 4a of the circuit board 4 are arranged. The electrical control unit 1 has a mold housing 3 on which the circuit carrier 4 and the electrical components 7 . 8th completely surrounds. Some electrical components 7 . 8th are heat conductors 6 assigned by the mold housing 3 run and which in contact with the surface 7a , the electrical components 7 . 8th stand. A heat conductor 6 connects the surface 7a an electrical component 7 . 8th with an area outside the mold housing 3 , The heat conductors 6 are with a heat sink 5 , For example, a metallic Wärmeleitplatte or a cooling plate connected. The heat conduction plate 5 has cooling fins 9 can be discharged to increase the surface of the heat to the environment. This heat sink 5 lies on the mold housing 3 on. But it is also possible that the heat sink 5 from the mold housing 3 through a gap 16 is complained of ( 3 . 5 ).

1 zeigt, dass nur einzelnen elektrischen Bauelementen 7 ein Wärmeleiter 6 zugeordnet ist. Idealerweise wird nur solchen elektrischen Bauelementen 7, z.B. MosFets, Halbleitern oder Freilaufdioden ein Wärmeleiter 6 zugeordnet, welche eine Betriebstemperatur oberhalb eines vorgegebenen Schwellwertes, z.B. 60°C aufweisen. Die elektrischen Bauelemente 8, denen kein Wärmeleiter 6 zugeordnet ist, können ihre Abwärme durch Wärmespreizung in dem Schaltungsträger (Leiterplatte) 4 und teilweise über die Moldmasse 3 verteilen. Die elektrischen Bauelemente 8, denen kein Wärmeleiter 6 zugeordnet ist, sind z.B. Kondensatoren oder Chipbauteile. 1 shows that only individual electrical components 7 a heat conductor 6 assigned. Ideally, only such electrical components 7 , eg MosFets, semiconductors or freewheeling diodes a heat conductor 6 assigned, which have an operating temperature above a predetermined threshold, for example 60 ° C. The electrical components 8th which are not heat conductors 6 is assigned, their waste heat by heat spreading in the circuit board (PCB) 4 and partly about the molding compound 3 to distribute. The electrical components 8th which are not heat conductors 6 is assigned, for example, capacitors or chip components.

Die Hauptabwärme wird also direkt über die zweckmäßig metallisch ausgeführten Wärmeleiter 6 abgeführt und zur Oberfläche des aus Moldmasse 3 gebildeten Steuergerätes 1 gebracht. An der Oberfläche geben die Wärmeleiter 6 die Wärme an eine Wärmesenke 5 ab. Die Wärmesenke 5 ist über Kühlrippen 9 so beschaffen, dass sie eine möglichst große Oberfläche zur Wärmeverteilung bietet. 4 zeigt ein elektrisches Steuergerät 1, bei welcher die Wärmeleiter 6 aus der Moldmasse 3 herausragen und die transportierte Wärme direkt an die Umgebung abgeben. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der in den übrigen Figuren gezeigten Ausführungsformen somit dadurch, dass in 4 keine Wärmeleitplatte 5 vorhanden ist. Diese Variante ist insbesondere dann zu bevorzugen, wenn eine geringe Bauhöhe und ein geringes Gewicht gefordert sind. The main waste heat is thus directly over the expedient metallic executed heat conductors 6 discharged and to the surface of the molding compound 3 formed control unit 1 brought. On the surface, the heat conductors give 6 the heat to a heat sink 5 from. The heat sink 5 is about cooling fins 9 so that it offers the largest possible surface for heat distribution. 4 shows an electrical control unit 1 in which the heat conductors 6 from the mold mass 3 protrude and deliver the transported heat directly to the environment. This embodiment thus differs from the embodiments shown in the other figures in that in 4 no heat conduction plate 5 is available. This variant is to be preferred in particular when a low overall height and a low weight are required.

Die Wärmeleiter 6 können z.B. als Wärmeleitpins ausgeführt sein. Diese Pins 6 und die Wärmeleitplatte 5, in der die Pins 6 verschraubt, gesteckt, etc. sein können, bestehen aus einen wärmeleitfähigen Material. Es ist auch denkbar, dass die Wärmeleitpins 6 und die Wärmeleitplatte 5 als einteiliges Bauteil ausgeführt sein können. Dieses einteilige wärmeabführende Bauteil wird auf die Beschaffenheit der bestückten Leiterplatte 4 fertigungstechnisch angepasst, insbesondere auf die Höhe der einzelnen elektrischen Bauteile 7. The heat conductors 6 can be designed for example as Wärmeleitpins. These pins 6 and the heat conduction plate 5 in which the pins 6 screwed, plugged, etc. may be made of a thermally conductive material. It is also conceivable that the heat conducting pins 6 and the heat conduction plate 5 can be designed as a one-piece component. This one-piece heat dissipating component is based on the nature of the printed circuit board 4 adapted to production technology, in particular to the height of the individual electrical components 7 ,

Die Moldmasse 3, die zugleich das Gehäuse 3 des Steuergerätes 1 bildet, ist vorzugsweise ein Duroplast, da dessen Eigenschaften metallische Einleger besonders dicht umschließen. So kann das Öl nicht über die Wärmeleitpins 6 zu den sensiblen elektronischen Bauteilen 7, 8 kriechen. Um einen besseren Halt der Wärmeleitpins 6 zu gewährleisten ist deren Oberfläche 14 aufgeraut bzw. mit groben Erhebungen, wie in 35 dargestellt, versehen. Diese Erhebungen 14 bilden eine Art Vielzahl von Widerhaken, die die Wärmeleitpins 6 noch fest mit der Moldmasse 3 verbinden lassen. Somit wird die feste Positionierung der Pins 6, gegen äußere Einwirkung zusätzlich gewährleistet. The molding compound 3 , which at the same time the housing 3 of the control unit 1 is preferably a thermosetting plastic, since its properties enclose metallic inserts very tight. So the oil can not over the Wärmeleitpins 6 to the sensitive electronic components 7 . 8th to crawl. For a better hold of the Wärmeleitpins 6 to ensure their surface 14 roughened or with rough elevations, as in 3 - 5 represented, provided. These surveys 14 form a kind of variety of barbs that use the heat conducting pins 6 still firmly with the Moldmasse 3 connect. Thus, the fixed positioning of the pins 6 , additionally guaranteed against external influences.

An der Leiterplatte 4 sind elektrische Kontaktierungen 10 angebracht zur Verbindung der Leiterplatte 4 mit außerhalb des elektrischen Steuergeräts 1 vorhandenen Baugruppen. Diese elektrische Kontaktierung 10 könnte auch ein Stecker, etc. sein. Durch einen teilweise nicht isolierten Bereich der elektrischen Verbindung 10, insbesondere einer Litze, wird auch hier gewährleistet, dass die Moldmasse 3 auf die Metall trifft und somit das Kriechen des Öls unterbindet. On the circuit board 4 are electrical contacts 10 attached for connecting the circuit board 4 with outside the electrical control unit 1 existing assemblies. This electrical contact 10 could also be a plug, etc. By a partially uninsulated area of the electrical connection 10 , in particular one Stranded wire, here too, ensures that the molding compound 3 meets the metal and thus prevents the creeping of the oil.

An der Wärmeleitplatte 5 sind zusätzliche Abstandshalter 11 angebracht, welche auf der Oberfläche 4a des Schaltungsträgers aufliegen. Diese Abstandshalter 11 können ebenfalls aus einem wärmeleitfähigen Material gefertigt sein und somit zur Entwärmung des Schaltungsträgers 4 dienen. Die Abstandshalter 11 sind so ausgeführt, dass sie beim Fertigungsprozess direkt auf der Oberfläche 4a des Schaltungsträgers 4, d.h. neben die elektronischen Bauelemente 7, 8 positioniert werden. Dadurch wird gewährleistet, dass beim Fertigungsprozess kein Druck über die Wärmeleiter 6 auf die elektronischen Bauelemente 7 ausgeübt wird. Die Länge der Wärmeleiter 6 über den elektronischen Bauelementen 7 ist dabei zweckmäßig fertigungstechnisch derart angepasst, dass beim Zusammensetzen des Schaltungsträgers 4 und der Wärmeleitplatte 5 mit angebrachten Wärmeleitpins 6 und Abstandshaltern 11 die Wärmeleitpins 6 die Oberfläche 7a der elektronischen Bauelemente 7 gerade berühren oder mit einem vorgegebenen Abstand 12 über den elektronischen Bauelementen 7 liegen (2). On the heat conduction plate 5 are additional spacers 11 attached, which on the surface 4a of the circuit board rest. These spacers 11 can also be made of a thermally conductive material and thus for cooling of the circuit substrate 4 serve. The spacers 11 are designed to be directly on the surface during the manufacturing process 4a of the circuit board 4 , ie next to the electronic components 7 . 8th be positioned. This ensures that during the manufacturing process no pressure on the heat conductors 6 on the electronic components 7 is exercised. The length of the heat conductor 6 over the electronic components 7 is expedient production technology adapted so that when assembling the circuit substrate 4 and the heat conducting plate 5 with attached heat conducting pins 6 and spacers 11 the heat-conducting pins 6 the surface 7a the electronic components 7 just touch or with a given distance 12 over the electronic components 7 lie ( 2 ).

2 zeigt eine solche Ausführungsform, bei der die Wärmeleitpins 6 nicht direkt auf den heißen elektronischen Bauteilen 7 aufliegen. Bei sensiblen elektronischen Bauteilen 7 kann ein vorgegebener Abstand 12 von weniger als 1 mm zwischen Wärmeleitpin 6 und Bauteil 7 vorgesehen sein. So ist das Bauteil 7 gegen mögliche metallische Vibrationen geschützt und kann durch den geringen Abstand 12 die Wärme trotzdem über den Wärmeleitpin 6 abführen. Die Moldmasse 3 dient hierbei als Dämpfung. Zusätzlich kann der durch den Abstand 12 gebildete Raum mit einem flexiblen Wärmeleitmedium 13, z.B. eine Wärmeleitpaste gefüllt sein. 2 shows such an embodiment in which the Wärmeleitpins 6 not directly on the hot electronic components 7 rest. For sensitive electronic components 7 can be a given distance 12 less than 1 mm between Wärmeleitpin 6 and component 7 be provided. That's the component 7 Protected against possible metallic vibrations and can by the small distance 12 the heat still on the Wärmeleitpin 6 dissipate. The molding compound 3 serves as damping. In addition, by the distance 12 formed space with a flexible heat transfer medium 13 , Eg be filled with a thermal grease.

Zur Befestigung des elektrischen Steuergeräts 1 an z.B. einer Hydraulikplatte 15 sind Halterungen 2 vorhanden, welche durch das Moldgehäuse 3 geführt sind und den Schaltungsträger 4 mit der Hydraulikplatte 15 verbinden. 1 zeigt, dass die Hydraulikplatte 15 eine Vertiefung 15a aufweist, in welche das elektrische Steuergerät 1 einbringbar ist. Hierdurch kann ein kompakter Aufbau eines Steuergeräts an z.B. einem Getriebeteil erreicht werden. Die Hydraulikplatte 15 stellt hierbei im Wesentlichen eine Wandung eines Getriebes dar. For fixing the electrical control unit 1 on eg a hydraulic plate 15 are holders 2 present, which through the mold housing 3 are guided and the circuit carrier 4 with the hydraulic plate 15 connect. 1 shows that the hydraulic plate 15 a depression 15a in which the electrical control unit 1 can be introduced. As a result, a compact construction of a control device on, for example, a transmission part can be achieved. The hydraulic plate 15 This represents essentially a wall of a transmission.

5 zeigt ein elektrisches Steuergerät 1 mit einem Schaltungsträger 4, welcher auf der ersten Oberfläche 4a und auf der, der ersten Oberfläche gegenüberliegenden zweiten Oberfläche 4b mit elektronischen Bauelementen 7, 8 bestückt ist. Jeder Oberfläche 4a, 4b ist eine Wärmeleitplatte 5 zugeordnet, welche mit mehreren Wärmeleitern 6 verbunden ist zur Entwärmung der jeweils zugeordneten elektronischen Bauelementen 7. 5 shows an electrical control unit 1 with a circuit carrier 4 which is on the first surface 4a and on the second surface opposite the first surface 4b with electronic components 7 . 8th is equipped. Every surface 4a . 4b is a heat conducting plate 5 associated with which several heat conductors 6 is connected to the cooling of the respective associated electronic components 7 ,

6 zeigt die Verfahrensschritte zur Herstellung eines elektrischen Steuergeräts. Das Verfahren weist dabei folgende Verfahrensschritte auf. Im ersten Schritt 17 wird ein Schaltungsträger 4 mit einer ersten und einer der ersten Oberfläche 4a gegenüberliegenden zweiten Oberfläche 4b bereitgestellt. Auf mindestens einer Oberfläche 4a, 4b dieses Schaltungsträgers 4 wird in einem zweiten Schritt 18 mindestens ein elektrisches Bauelement 7, 8 angeordnet. Im dritten Schritt 19 werden Wärmeleiter 7 über wenigstens einem elektrischen Bauelement 7 positioniert. Im vierten Schritt 20 wird der Schaltungsträger 4 mit der Moldmasse 3 vergossen, wobei die erste und zweite Oberfläche 4a, 4b des Schaltungsträgers 4 sowie ein Abschnitt des Wärmeleiters 6 in direktem thermischem Kontakt mit der Moldmasse 3 sind. 6 shows the process steps for the production of an electrical control device. The method has the following method steps. In the first step 17 becomes a circuit carrier 4 with a first and a first surface 4a opposite second surface 4b provided. On at least one surface 4a . 4b this circuit carrier 4 will be in a second step 18 at least one electrical component 7 . 8th arranged. In the third step 19 become heat conductors 7 via at least one electrical component 7 positioned. In the fourth step 20 becomes the circuit carrier 4 with the molding compound 3 potted, with the first and second surface 4a . 4b of the circuit board 4 and a section of the heat conductor 6 in direct thermal contact with the molding compound 3 are.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1
elektrisches Steuergerät electrical control unit
2 2
Befestigungsvorrichtung fastening device
3 3
Moldgehäuse/Moldmasse Molded housing / molding compound
4 4
Schaltungsträger circuit support
4a 4a
erste Oberfläche first surface
4b 4b
zweite Oberfläche second surface
5 5
Wärmeleitplatte heat conduction
6 6
Wärmeleiter heat conductor
7 7
elektrisches Bauelement electrical component
7a 7a
Oberfläche des elektrischen Bauelements Surface of the electrical component
8 8th
elektrisches Bauelement electrical component
9 9
Kühlrippen cooling fins
10 10
elektrische Anbindung electrical connection
11 11
Abstandshalter spacer
12 12
Abstand zwischen elektrischem Bauelement und Wärmeleiter Distance between electrical component and heat conductor
13 13
Wärmeleitmedium heat transfer medium
14 14
Oberfläche des Wärmeleiters Surface of the heat conductor
15 15
Hydraulikplatte hydraulic plate
15a 15a
Vertiefung deepening
16 16
Abstand zwischen Moldgehäuse und Wärmeplatte Distance between mold housing and heating plate
17 17
Schritt 1 Step 1
18 18
Schritt 2 step 2
19 19
Schritt 3 step 3
20 20
Schritt 4 Step 4

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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  • JP 2001237353 [0005] JP 2001237353 [0005]

Claims (11)

Elektrisches Steuergerät umfassend einen Schaltungsträger (4) mit einer ersten Oberfläche (4a) und einer der ersten Oberfläche (4a) gegenüberliegenden zweiten Oberfläche (4b), wobei an mindestens einer Oberfläche (4a, 4b) zumindest ein elektrisches Bauelement (7, 8) angeordnet ist, wobei der Schaltungsträger (4) in einem Moldgehäuse (3) aus einer Moldmasse angeordnet ist und wobei wenigstens einem elektrischen Bauelement (7) ein Wärmeleiter (6) zugeordnet ist zum Abtransport von Wärme von dem wenigstens einen elektrischen Bauelement (7) an die Umgebung, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeleiter (6) von einer dem Schaltungsträger (4) abgewandten Oberfläche (7a) des elektrischen Bauelements (7) durch das Moldgehäuse (3) nach außerhalb des Moldgehäuses (3) geführt ist. Electric control device comprising a circuit carrier ( 4 ) with a first surface ( 4a ) and one of the first surface ( 4a ) opposite second surface ( 4b ), wherein on at least one surface ( 4a . 4b ) at least one electrical component ( 7 . 8th ), wherein the circuit carrier ( 4 ) in a mold housing ( 3 ) is arranged from a molding compound and wherein at least one electrical component ( 7 ) a heat conductor ( 6 ) is assigned to the removal of heat from the at least one electrical component ( 7 ) to the environment, characterized in that the heat conductor ( 6 ) from a circuit carrier ( 4 ) facing away from the surface ( 7a ) of the electrical component ( 7 ) through the mold housing ( 3 ) to the outside of the Moldgehäuses ( 3 ) is guided. Elektrisches Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeleiter (6) in thermischen Kontakt mit dem elektrischen Bauelement (7) steht und an der Oberfläche (7a) des elektrischen Bauelements (7) anliegt. Electrical control device according to claim 1, characterized in that the heat conductor ( 6 ) in thermal contact with the electrical component ( 7 ) and on the surface ( 7a ) of the electrical component ( 7 ) is present. Elektrisches Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeleiter (6) von der Oberfläche (7a) des elektrischen Bauelements (7) beabstandet ist und über ein, in dem Bereich (12) zwischen dem elektrischen Bauelement und dem Wärmeleiter vorhandenen Wärmeleitmedium (13) mit dem elektrischen Bauelement (7) in thermischen Kontakt steht. Electrical control device according to claim 1, characterized in that the heat conductor ( 6 ) from the surface ( 7a ) of the electrical component ( 7 ) and above, in the area ( 12 ) between the electrical component and the heat conductor existing Wärmeleitmedium ( 13 ) with the electrical component ( 7 ) is in thermal contact. Elektrisches Steuergerät nach einem der vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeleiter (6) mit einer Wärmesenke (5) zur Abgabe von Wärme an die Umgebung verbunden ist und die Wärmesenke (5) von dem Moldgehäuse (3) beabstandet (16) ist oder zumindest teilweise an dem Moldgehäuse (3) anliegt. Electrical control unit according to one of the preceding claims, characterized in that the heat conductor ( 6 ) with a heat sink ( 5 ) is connected to the dissipation of heat to the environment and the heat sink ( 5 ) of the mold housing ( 3 ) ( 16 ) is or at least partially on the mold housing ( 3 ) is present. Elektrisches Steuergerät nach einem der vorangehenden Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeleiter (6) mit einer Wärmesenke (5) zur Abgabe von Wärme an die Umgebung verbunden ist, und die Wärmesenke (5) zumindest teilweise von dem Moldgehäuse (3) umgeben ist. Electrical control device according to one of the preceding claims 1-3, characterized in that the heat conductor ( 6 ) with a heat sink ( 5 ) is connected to the release of heat to the environment, and the heat sink ( 5 ) at least partially from the mold housing ( 3 ) is surrounded. Elektrisches Steuergerät nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeleiter (6) und die Wärmesenke (5) einstückig ausgebildet sind. Electrical control device according to claim 4 or 5, characterized in that the heat conductor ( 6 ) and the heat sink ( 5 ) are integrally formed. Elektrisches Steuergerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeleiter (6) im Bereich des Moldgehäuses (3) an seinem Umfang ausgeführte Erhebungen und/oder Einschnitte (14) aufweist. Electrical control device according to one of the preceding claims, characterized in that the heat conductor ( 6 ) in the region of the mold housing ( 3 ) surveys and / or cuts ( 14 ) having. Elektrisches Steuergerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Abstandshalter (11) vorhanden sind, welche von einer Oberfläche (4a, 4b) des Schaltungsträgers (4) zur Wärmesenke (5) geführt sind. Electrical control unit according to one of the preceding claims, characterized in that spacers ( 11 ), which from a surface ( 4a . 4b ) of the circuit carrier ( 4 ) to the heat sink ( 5 ) are guided. Elektrisches Steuergerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Wärmeleiter (6) den elektrischen Bauelementen (7) zugeordnet sind, welche eine Betriebstemperatur oberhalb eines vorgegebenen Schwellwertes aufweisen. Electrical control unit according to one of the preceding claims, characterized in that heat conductors ( 6 ) the electrical components ( 7 ), which have an operating temperature above a predetermined threshold value. Getriebe mit einem elektrischen Steuergerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung des Getriebes eine Vertiefung (15a) aufweist, in welche das elektrische Steuergerät (1) einbringbar und befestigt ist. Transmission with an electrical control device according to one of the preceding claims, characterized in that the wall of the transmission has a recess ( 15a ) into which the electrical control unit ( 1 ) is introduced and fixed. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Steuergeräts nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 9 umfassend folgende Verfahrensschritte: – Bereitstellen eines Schaltungsträgers (4) mit einer ersten und einer der ersten Oberfläche (4a) gegenüberliegenden zweiten Oberfläche (4b), – Anordnen mindestens eines elektrischen Bauelements (7, 8) an mindestens eine Oberfläche (4a, 4b), – Positionieren von Wärmeleitern (6) über wenigstens einem elektrischen Bauelement (4a), – Vergießen des Schaltungsträgers (4) mit einer Moldmasse (3), wobei die erste und zweite Oberfläche (4a, 4b) des Schaltungsträgers (4) sowie ein Abschnitt des Wärmeleiters (6) in direktem thermischem Kontakt mit der Moldmasse (3) sind. Method for producing an electrical control device according to one of the preceding claims 1 to 9 comprising the following method steps: - providing a circuit carrier ( 4 ) with a first and a first surface ( 4a ) opposite second surface ( 4b ), - arranging at least one electrical component ( 7 . 8th ) to at least one surface ( 4a . 4b ), - positioning of heat conductors ( 6 ) via at least one electrical component ( 4a ), - Potting the circuit carrier ( 4 ) with a molding compound ( 3 ), wherein the first and second surfaces ( 4a . 4b ) of the circuit carrier ( 4 ) and a section of the heat conductor ( 6 ) in direct thermal contact with the molding compound ( 3 ) are.
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