DE102015224961A1 - Circuit component and device for dissipating heat at a circuit component - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Schaltungsbauteil (10), mit einem aus Metall, insbesondere aus Kupfer bestehenden Schaltungsträger (11), mit wenigstens einem auf dem Schaltungsträger (11) angeordneten und mit dem Schaltungsträger (11) elektrisch leitend verbundenen elektronischen Bauelement (1), mit einer den Schaltungsträger (11) und das wenigstens eine elektronische Bauelement (1) umgebenden, aus Kunststoff bestehenden Umhüllung (15), und mit einer im Bereich der Ober- und der Unterseite des Schaltungsträgers (11) auf der Umhüllung (15) angeordneten metallischen Schicht (16, 17), insbesondere ebenfalls aus Kupfer bestehend, wobei vorgesehen ist, dass zumindest eine der metallischen Schichten (16, 17) mit einer Korrosionsschutzschicht (21, 22) versehen ist.The invention relates to a circuit component (10) having a circuit carrier (11) made of metal, in particular copper, with at least one electronic component (1) arranged on the circuit carrier (11) and electrically connected to the circuit carrier (11) a plastic casing (15) surrounding the circuit carrier (11) and the at least one electronic component (1) and having a metallic layer arranged on the casing (15) in the region of the upper and lower sides of the circuit carrier (11) (16, 17), in particular also made of copper, wherein it is provided that at least one of the metallic layers (16, 17) is provided with a corrosion protection layer (21, 22).
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft ein Schaltungsbauteil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Einrichtung zur Wärmeabfuhr an einem erfindungsgemäßen Schaltungsbauteil.The invention relates to a circuit component according to the preamble of
Ein Schaltungsbauteil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Schaltungsbauteil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass eine direkte Wirkverbindung des Schaltungsbauteils mit einem Kühlmedium ermöglicht wird, derart, dass eine auf der Kunststoffumhüllung angeordnete metallische Schicht des Schaltungsbauteils trotz des Kühlmediums nicht korrodieren kann. Dadurch soll insbesondere auch auf die Verwendung von mit dem Schaltungsbauteil verbundenen, ein zusätzliches Bauteil darstellenden Kühleinrichtungen bzw. Kühlelementen verzichtet werden können. Based on the illustrated prior art, the invention has the object, a circuit component according to the preamble of
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Schaltungsbauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, das Schaltungsbauteil auf der Seite, auf der dieses unmittelbar mit einem Kühlmedium zusammenwirkt, mit korrosionshemmenden Maßnahmen zu versehen. Erfindungsgemäß sind diese korrosionshemmenden Maßnahmen in Form einer Korrosionsschutzschicht ausgebildet. Dadurch wird insbesondere beispielsweise der Einsatz von Kupfer als metallische Schicht ermöglicht, welche ihrerseits gute elektrisch leitende Eigenschaften und gute wärmeleitende Eigenschaften aufweist.This object is achieved in a circuit component with the features of
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Schaltungsbauteils sind in den Unteransprüchen aufgeführt.Advantageous developments of the circuit component according to the invention are listed in the subclaims.
In besonders bevorzugter Ausgestaltung der Korrosionsschutzschicht ist diese aus Aluminium ausgebildet. Eine derartige Aluminiumschicht hat den Vorteil, dass sie bei geringem Gewicht gute wärmeleitende Eigenschaften aufweist und sich herstellungstechnisch relativ einfach auf die metallische Schicht (aus Kupfer) aufbringen lässt.In a particularly preferred embodiment of the corrosion protection layer, this is formed of aluminum. Such an aluminum layer has the advantage that it has good heat-conducting properties at low weight and manufacturing technology relatively easy to apply to the metallic layer (copper).
Ein zusätzlicher Korrosionsschutz wird erzielt, wenn das Aluminium auf der der metallischen Schicht abgewandten Seite zusätzlich korrosionshemmend oberflächenbehandelt ist. Unter einer derartigen Oberflächenbehandlung wird beispielsweise, und nicht einschränkend, Eloxieren oder Nitrieren verstanden. Darüber hinaus kann eine derartige Oberflächenbehandlung zur Ausbildung einer besonders gut korrosionshemmenden Aluminiumschicht durch thermisches Spritzen, Lasernitrierung oder Kaschierung im Batchprozess erzeugt werden.An additional corrosion protection is achieved if the aluminum on the side facing away from the metallic layer is additionally surface-treated corrosion-inhibiting. By such surface treatment is meant, for example, and not by way of limitation, anodizing or nitriding. In addition, such a surface treatment to form a particularly good corrosion-inhibiting aluminum layer by thermal spraying, laser nitriding or lamination can be produced in the batch process.
Um entweder über die Fläche des Bauelements eine gezielte Wärmeabfuhr zu ermöglichen oder aber die korrosionshemmenden Maßnahmen nur in den relevanten Bereichen des Schaltungsträgers bzw. der metallischen Schicht auszubilden, kann es vorgesehen sein, dass die Korrosionsschutzschicht auf der metallischen Schicht nur bereichsweise und/oder strukturiert ausgebildet ist. Im Sinne eines über die gesamte metallische Schicht gleichmäßig gut ausgebildeten Korrosionsschutzes sowie einer relativ einfachen Herstellbarkeit der korrosionshemmenden Schicht ist jedoch üblicherweise der Einsatz einer Korrosionsschutzschicht auf der metallischen Schicht vorgesehen, die vollflächig die metallische Schicht überdeckt und auch eine konstante Dicke aufweist.In order either to allow specific heat removal via the surface of the component or to form the corrosion-inhibiting measures only in the relevant regions of the circuit substrate or the metallic layer, it may be provided that the corrosion protection layer is formed on the metallic layer only in regions and / or in a structured manner is. However, in the sense of a uniformly well-formed over the entire metallic layer corrosion protection and a relatively easy manufacturability of the corrosion-inhibiting layer usually the use of a corrosion protection layer on the metallic layer is provided which covers the entire surface of the metallic layer and also has a constant thickness.
Die Erfindung umfasst auch eine Einrichtung zur Wärmeabfuhr an einem soweit beschriebenen erfindungsgemäßen Schaltungsbauteil. Dabei ist das Schaltungsbauteil im Bereich der Korrosionsschutzschicht in unmittelbarer Wirkverbindung mit einem Kühlmedium angeordnet. Durch die Korrosionsschutzschicht wird dabei insbesondere der Vorteil erzielt, dass die Kühleinrichtung dazu ausgebildet sein kann, dass diese die Korrosionsschutzschicht mit einem flüssigen oder gasförmigen Kühlmedium unmittelbar umströmt. Es wird somit eine direkte Wirkverbindung des Kühlmediums mit dem Schaltungsbauteil erzielt, so dass zum einen die Kühleinrichtung relativ einfach ausgebildet werden kann, beispielsweise durch Verzicht auf Kühlrippen oder Kühlkanäle oder ähnliche Elemente, und dass zum anderen durch die direkte Wirkverbindung des Schaltungsbauteils mit dem Kühlmedium auch eine effektive und schnelle Kühlung des Schaltungsbauteils ermöglicht wird.The invention also includes a device for dissipating heat on a circuit component according to the invention described so far. In this case, the circuit component is arranged in the region of the corrosion protection layer in direct operative connection with a cooling medium. The anticorrosive layer thereby achieves, in particular, the advantage that the cooling device can be designed such that it directly flows around the anticorrosion layer with a liquid or gaseous cooling medium. It is thus achieved a direct operative connection of the cooling medium with the circuit component, so that on the one hand, the cooling device can be relatively easily formed, for example by dispensing with cooling fins or cooling channels or similar elements, and that on the other by the direct operative connection of the circuit component with the cooling medium also an effective and fast cooling of the circuit component is made possible.
Um das Kühlmedium an den relevanten Bereichen des Schaltungsbauteils gezielt heranführen zu können, ist es darüber hinaus in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Kühleinrichtung ein zumindest mittelbar mit dem Schaltungsbauteil verbundenes Leitelement umfasst, das das Kühlmedium unmittelbar auf den Bereich der Korrosionsschutzschicht leitet.In order to introduce the cooling medium to the relevant areas of the circuit component targeted, it is also provided in a further embodiment of the invention that the cooling means comprises an at least indirectly connected to the circuit component guide member which directs the cooling medium directly to the region of the corrosion protection layer.
Eine soweit beschriebene Einrichtung lässt sich beispielsweise in einem getriebenahen Bereich oder aber in einem wasserführenden Bereich, beispielsweise einem Kühlerbereich eines Fahrzeugs, anordnen. Dabei kann es vorgesehen sein, dass das Kühlmedium Wasser oder Öl ist. Es kann somit das Medium als Kühlmedium verwendet, das ansonsten als Kühl- bzw. Schmiermedium im Bereich des Kühlers bzw. eines Getriebes des Kraftfahrzeuges verwendet wird. Dadurch wird der Vorteil erzielt, dass kein zusätzliches bzw. anderes Kühlmedium, beispielsweise ein Kühlmedium ohne Korrosionswirkung, zur Kühlung des Schaltungsbauteils verwendet werden muss.A device described so far can be arranged, for example, in a region close to the engine or in a water-conducting region, for example a radiator region of a vehicle. It may be provided that the cooling medium is water or oil. It can Thus, the medium used as a cooling medium, which is otherwise used as a cooling or lubricating medium in the region of the radiator or a transmission of the motor vehicle. As a result, the advantage is achieved that no additional or different cooling medium, for example, a cooling medium without corrosion effect, must be used for cooling the circuit component.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawing.
Diese zeigt in:This shows in:
Ein Schaltungsbauteil ist als sogenannte embedded-Komponente dadurch ausgebildet, dass ein aktives oder passives elektronisches Bauelement zunächst auf einem Schaltungsträger, beispielsweise aus Kupfer bestehend, angeordnet wird. Anschließend wird der Schaltungsträger zusammen mit dem elektronischen Bauelement vollständig mit einer aus Kunststoff bestehenden Isoliermasse umhüllt. Anschließend erfolgt durch Laminieren auf dem Kunststoffmaterial das Aufbringen weiterer elektrisch leitender Schichten, insbesondere ebenfalls aus Kupfer bestehend, auf der Oberseite und/oder der Unterseite des Schaltungsträgers. Zuletzt erfolgt durch weitere Bearbeitungsschritte eine elektrische Kontaktierung des auf dem Schaltungsträger angeordneten elektronischen Bauelements, insbesondere im Bereich dessen Oberseite.A circuit component is embodied as a so-called embedded component in that an active or passive electronic component is initially arranged on a circuit carrier, for example consisting of copper. Subsequently, the circuit carrier is completely enveloped together with the electronic component with a plastic insulating compound. Subsequently, by laminating on the plastic material, the application of further electrically conductive layers, in particular also consisting of copper, on the top and / or the underside of the circuit substrate. Finally, by further processing steps, electrical contacting of the electronic component arranged on the circuit carrier takes place, in particular in the region of its upper side.
Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.The same elements or elements with the same function are provided in the figures with the same reference numerals.
In der
Bei dem elektronischen Bauelement
Die Oberseite und die Unterseite der Umhüllung
Durch weitere Bearbeitungsschritte, insbesondere durch eine Strukturierung und Galvanisierung der dem elektronischen Bauelement
Auf der dem elektronischen Bauelement
In der
Beispielhaft an der Unterseite des Schaltungsbauteils
Das soweit beschriebene Schaltungsbauteil
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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