DE102017201800A1 - Method for producing an electronic unit and electronic unit - Google Patents
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Abstract
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer Elektronikeinheit (1), wird eine Platine (2) mit einem elektrischen Bauteil (3,4) bestückt und elektrisch leitfähig verbunden. Des Weiteren wird ein Entwärmungskörper (5) auf die Platine (2) und/oder das elektrische Bauteil (3,4) aufgesetzt. In einem Kunststoffinfusionsschritt werden die Platine (2) und das elektrische Bauteil (3,4) unter Ausbildung eines Mantels (6) mit einem duroplastischen Kunststoff umgeben. Der Entwärmungskörper (5) wird dabei mittels des Mantels (6) an der Platine (2) bzw. an dem elektrischen Bauteil (3,4) gehaltert.In a method according to the invention for producing an electronics unit (1), a circuit board (2) is equipped with an electrical component (3, 4) and electrically conductively connected. Furthermore, a Entwärmungskörper (5) on the board (2) and / or the electrical component (3,4) is placed. In a plastic infusion step, the circuit board (2) and the electrical component (3, 4) are surrounded by a thermosetting plastic to form a jacket (6). The Entwärmungskörper (5) is held by means of the jacket (6) on the board (2) or on the electrical component (3,4).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Elektronikeinheit. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine nach dem vorstehend genannten Verfahren hergestellte Elektronikeinheit.The invention relates to a method for producing an electronic unit. Furthermore, the invention relates to an electronic unit produced by the aforementioned method.
Unter dem Begriff „Elektronikeinheit“ werden hier und im Folgenden Anordnungen von einer Anzahl von elektrischen Bauteilen, die schaltungstechnisch untereinander verbunden sind, verstanden. Bei den Bauteilen handelt es sich beispielsweise um Widerstände, Dioden, Transistoren, sonstige Schaltelemente, integrierte Schaltkreise, Mikroprozessoren und dergleichen. Durch derartige Elektronikeinheiten werden beispielsweise Steuergeräte (auch als „Controller“ bezeichnet), Sensoreinheiten, Strom- und/oder Spannungswandler und dergleichen gebildet.The term "electronic unit" is understood to mean, here and below, arrangements of a number of electrical components that are interconnected in terms of circuitry. The components are, for example, resistors, diodes, transistors, other switching elements, integrated circuits, microprocessors and the like. By means of such electronic units, for example, control devices (also referred to as "controllers"), sensor units, current and / or voltage transformers and the like are formed.
Bekanntermaßen sind die elektrischen Bauteile häufig feuchtigkeitsempfindlich, da bei auftretender Feuchtigkeit Kurzschlüsse gebildet werden können, die wiederum zur Zerstörung des jeweiligen Bauteils führen können. In vielen Einsatzbereichen derartiger Elektronikeinheiten, beispielsweise in Kraftfahrzeugen, kommen derartige Elektronikeinheiten allerdings häufig mit unterschiedlichen Flüssigkeiten (Regenwasser, Kühlflüssigkeit, Schmierflüssigkeit, Treibstoff und dergleichen) in Berührung. Zusätzlich zur Gefahr von Kurzschlüssen können die elektrischen Bauteile insbesondere bei Flüssigkeiten auf chemischer Basis dabei auch durch chemische Reaktionen, Korrosion oder dergleichen angegriffen und beschädigt werden. Deshalb werden die elektrischen Bauteile der Elektronikeinheiten häufig mit einem Gehäuse umgeben, mittels dessen ein Eindringen von Flüssigkeiten in den Gehäuse-Innenraum zu den dort angeordneten Bauteilen verhindert werden soll.As is known, the electrical components are often sensitive to moisture, since short circuits can be formed when moisture occurs, which in turn can lead to the destruction of the respective component. However, in many applications of such electronic units, for example in motor vehicles, such electronic units frequently come into contact with different liquids (rainwater, cooling fluid, lubricating fluid, fuel and the like). In addition to the risk of short circuits, the electrical components can also be attacked and damaged by chemical reactions, corrosion or the like, especially in the case of liquids based on chemicals. Therefore, the electrical components of the electronic units are often surrounded by a housing, by means of which an ingress of liquids in the housing interior to the components arranged there is to be prevented.
Häufig kommt es jedoch - insbesondere bei Elektronikeinheiten, die mit vergleichsweise hohen Strömen betrieben werden, bspw. bei mehr als 1 Ampere - meist aufgrund von Verlustleistung und/oder Schaltverlusten zu einer Erwärmung zumindest mancher der elektrischen Bauteile. Die hierbei anfallende Wärme muss im Betrieb aus der Elektronikeinheit abgeführt werden, um eine temperaturbedingte Beschädigung dieser Bauteile zu verhindern. Eine derartige Wärmeabfuhr ist allerdings bei einem alle elektrischen Bauteile umgebenden Gehäuse nur mit vergleichsweise hohem Aufwand möglich.However, it is often - especially in electronic units that are operated with comparatively high currents, for example, more than 1 ampere - usually due to power loss and / or switching losses to heat at least some of the electrical components. The resulting heat must be removed during operation from the electronics unit to prevent temperature-induced damage to these components. However, such a heat dissipation is possible only with relatively high effort in a housing surrounding all electrical components.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Elektronikeinheit zu ermöglichen.The invention has for its object to provide an improved electronics unit.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer Elektronikeinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Des Weiteren wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch eine Elektronikeinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 7. Weitere vorteilhafte und teils für sich erfinderische Ausführungsformen und Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung dargelegt.This object is achieved by a method for producing an electronic unit with the features of
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Herstellung einer Elektronikeinheit. Verfahrensgemäß wird dabei eine Platine - d. h. insbesondere ein mit Leiterbahnen versehender Schaltungsträger - mit einem elektrischen Bauteil bestückt und elektrisch leitfähig (mit dem elektrischen Bauteil) verbunden. Bei dem elektrischen Bauteil handelt es sich dabei vorzugsweise um ein solches, an dem im bestimmungsgemäßen Betrieb der Elektronikeinheit (Verlust-)Wärme abfällt. Verfahrensgemäß wird weiterhin ein Entwärmungskörper auf die Platine und/oder das elektrische Bauteil aufgesetzt. Des Weiteren wird in einem Kunststoffinfusionsschritt die Platine und das elektrische Bauteil unter Ausbildung eines vorzugsweise mediendichten Mantels mit einem duroplastischen Kunststoff umgeben. Der bzw. der jeweilige Entwärmungskörper wird dabei mittels des Mantels an der Platine bzw. an dem elektrischen Bauteil gehaltert.The inventive method is used to produce an electronic unit. According to the method, a board - d. H. in particular, a circuit board provided with interconnects - equipped with an electrical component and electrically conductive (connected to the electrical component). The electrical component is preferably one in which (normal) loss of heat occurs during normal operation of the electronics unit. According to the method, a Entwärmungskörper is further placed on the board and / or the electrical component. Furthermore, in a plastic infusion step, the circuit board and the electrical component are surrounded by a thermosetting plastic to form a preferably media-tight shell. The respective respective Entwärmungskörper is supported by means of the jacket on the board or on the electrical component.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem Kunststoffinfusionsschritt, in dem die Platine und das elektrische Bauteil mit dem duroplastischen Kunststoff umgeben werden um einen (Duroplast-)Spritzgießschritt. Die Platine und das elektrische Bauteil werden in diesem Fall mit dem duroplastischen Kunststoff umspritzt. Alternativ wird der duroplastische Kunststoff in dem Kunststoffinfusionsschritt gemäß einem Resin Transfer Molding-Prozess aufgebracht. Die Platine und das elektrische Bauteil werden in beiden Varianten insbesondere teilweise oder (zumindest näherungsweise) vollständig (d. h. ggf. bis auf zur Positionierung oder Halterung der Platine in einem für den Kunststoffinfusionsschritt herangezogenen Formwerkzeug erforderliche Aussparungen) von dem duroplastischen Kunststoff umgeben.Preferably, the plastic infusion step in which the circuit board and the electrical component are surrounded by the thermosetting plastic is a (thermoset) injection molding step. The board and the electrical component are molded in this case with the thermosetting plastic. Alternatively, the thermoset plastic is applied in the plastic infusion step according to a resin transfer molding process. In both variants, the board and the electrical component are in particular partially or (at least approximately) completely surrounded by the thermosetting plastic (that is, if necessary, except for recesses required for positioning or holding the board in a molding tool used for the plastic infusion step).
Vorzugsweise wird der bzw. der jeweilige Entwärmungskörper hierzu zumindest teilweise in den durch den (vorzugsweise umspritzten) duroplastischen Kunststoff gebildeten Mantel eingebettet (insbesondere eingespritzt, d. h. in dem Spritzgießschritt von dem duroplastischen Kunststoff umflossen). Optional wird der Entwärmungskörper dabei nur (d. h. ausschließlich) mittels des Mantels gehaltert. Vorzugsweise erfolgt die Halterung des Entwärmungskörpers mittels des Mantels insbesondere durch eine stoffschlüssige Verbindung (bspw. eine „Verklebung“) des Entwärmungskörpers mit dem Mantel aufgrund der Benetzung mit dem duroplastischen Kunststoff beim Einbringen (vorzugsweise Einspritzen) desselben. Dieser Stoffschluss wird zumindest teilweise aufgrund von Adhäsionskräften des duroplastischen Kunststoffs an dem Entwärmungskörper bewirkt. Insbesondere kommen zur Befestigung des Entwärmungskörpers somit keine mechanischen Befestigungsmittel wie z. B. Schrauben, Niete, Schnapphaken oder dergleichen zum Einsatz.For this purpose, the respective cooling body or bodies is preferably at least partially embedded in the jacket formed by the (preferably overmolded) thermosetting plastic (in particular injected, ie, surrounded by the thermosetting plastic in the injection molding step). Optionally, the Entwärmungskörper thereby only (ie exclusively) supported by the shell. Preferably, the holder of the Entwärmungskörpers means of the jacket takes place in particular by a cohesive connection (eg. "Glueing") of the Entwärmungskörpers with the shell due to the wetting with the thermosetting plastic during introduction (preferably injection) thereof. This adhesion is at least partially due to adhesion of the thermosetting plastic causes the Entwärmungskörper. In particular, thus come to attach the Entwärmungskörpers no mechanical fasteners such. As screws, rivets, snap hooks or the like are used.
Die Konjunktion „und/oder“ ist hier und im Folgenden dahingehend zu verstehen, dass die damit verbundenen Begriffe oder Merkmale sowohl als tatsächliche Alternative als auch in Kombination miteinander realisiert sein können. Bspw. kann also der Entwärmungskörper entweder auf der Platine oder auf dem elektrischen Bauteil angeordnet werden. Optional kann der Entwärmungskörper aber auch auf beiden angeordnet sein, bspw. mit einer entsprechend ausgeformten (bspw. gestuften) Oberfläche.The conjunction "and / or" is to be understood here and below as meaning that the terms or features associated therewith may be realized both as an actual alternative and in combination with one another. For example. Thus, the Entwärmungskörper can be arranged either on the board or on the electrical component. Optionally, the Entwärmungskörper but also be arranged on both, for example. With a correspondingly shaped (eg, stepped) surface.
Die Umformung (im Falls von Spritzgießen: Umspritzung) der Platine und des elektrischen Bauteils mit duroplastischem Kunststoff, d. h. der dadurch gebildete Mantel, ermöglicht auf einfache Weise einen Schutz, insbesondere eine Abdichtung insbesondere der elektrischen Komponenten der Elektronikeinheit gegen Flüssigkeitskontakt. Ein (zusätzliches) Umhausen der Platine und des wenigstens einen elektrischen Bauteils mit einem Gehäuse, das regelmäßig eine mechanische Halterung zumindest der Platine in Inneren des Gehäuses erfordert, kann somit vorteilhafterweise entfallen. Des Weiteren entfällt vorteilhafterweise auch Montageaufwand zur (verliersicheren) Befestigung des jeweiligen Entwärmungskörpers an der Platine bzw. dem elektrischen Bauteil (insbesondere mittels der vorstehend beschriebenen mechanischen Befestigungsmittel). Somit wird vorteilhafterweise insgesamt Fertigungsaufwand für die Ausbildung der insbesondere mediendicht eingeschlossenen Elektronikeinheit verringert. Dadurch können auch die Herstellungskosten gesenkt werden.The forming (in the case of injection molding: encapsulation) of the board and the electrical component with thermosetting plastic, d. H. the jacket formed thereby, allows a simple way of protection, in particular a seal in particular the electrical components of the electronic unit against liquid contact. An (additional) Umhausen the board and the at least one electrical component with a housing that regularly requires a mechanical support at least the board in the interior of the housing, can thus be advantageously eliminated. Furthermore, advantageously also eliminates mounting effort for (captive) attachment of the respective Entwärmungskörpers on the board or the electrical component (in particular by means of the mechanical fastening means described above). Thus, a total manufacturing cost for the formation of the particular media-tight enclosed electronic unit is advantageously reduced. As a result, the production costs can be reduced.
In einer zweckmäßigen Verfahrensvariante wird in dem Kunststoffinfusionsschritt zumindest ein Teil des Entwärmungskörpers zur Außenseite der Elektronikeinheit hin freigelassen. Das heißt, dass dieser Teil des Entwärmungskörpers im bestimmungsgemäßen Fertigungsendzustand nicht von dem Mantel umgeben ist. Vorzugsweise wird hierbei die außenseitige Oberfläche des Entwärmungskörpers freigelassen, insbesondere der Entwärmungskörper oberflächenbündig umspritzt. Dadurch wird auf besonders einfache Weise, beispielsweise durch unmittelbare Anbindung des Entwärmungskörpers an eine wärmeleitfähige Fläche einer der Elektronikeinheit über- oder nebengeordneten Baugruppe (beispielsweise eines Motor- oder Getriebegehäuses oder eines Wärmetauschers) im Betrieb eine Wärmeabfuhr aus der Elektronikeinheit ermöglicht.In a suitable variant of the method, in the plastic infusion step at least part of the dissipation body is released to the outside of the electronic unit. This means that this part of the Entwärmungskörpers is not surrounded by the jacket in the intended production end state. Preferably, in this case, the outside surface of the Entwärmungskörpers is released, in particular the Entwärmungskörper overmolded flush with the surface. As a result, in a particularly simple manner, for example by direct connection of the Entwärmungskörpers to a thermally conductive surface of the electronics unit over or subordinate assembly (for example, a motor or gearbox housing or a heat exchanger) allows for heat dissipation from the electronics unit.
In einer besonders zweckmäßigen Verfahrensvariante wird der Entwärmungskörper vor einer Aushärtung des duroplastischen Kunststoffs mittels eines in dem Kunststoffinfusionsschritt eingesetzten Formwerkzeugs in seiner bestimmungsgemäßen Position gehalten. Unter dem Begriff „Formwerkzeug“ oder „Spritzgießwerkzeug“ wird hier und im Folgenden eine auf einer Verarbeitungsmaschine, insbesondere einer Spritzgießmaschine einsetzbare und wiederverwendbare Form verstanden, in der wenigstens eine Kavität (ein „Negativ“ der auszuformenden oder spritzzugießenden Struktur) ausgeformt ist. Beispielsweise umfasst das Formwerkzeug einen sogenannten Niederhalter, der gegebenenfalls reversibel in die Kavität bewegt werden kann, um den Entwärmungskörper in der bestimmungsgemäßen Position zu halten. Vorzugsweise liegt aber eine Wandung der Kavität (d. h. eine abzuformende Oberfläche des Formwerkzeugs) insbesondere im geschlossenen Zustand des Formwerkzeugs insbesondere vollflächig an der freizuhaltenden Oberfläche des Entwärmungskörpers an. Dadurch wird vorteilhafterweise erreicht, dass beim Einbringen (insbesondere Einspritzen) des duroplastischen Kunststoffs dieser nicht zwischen die freizuhaltende Oberfläche des Entwärmungskörpers und die Wandung der Kavität gelangen kann - sich somit keine „Spritzhaut“ ausbildet.In a particularly expedient variant of the method, the cooling body is held in its intended position prior to hardening of the thermosetting plastic by means of a mold used in the plastic infusion step. The term "molding tool" or "injection molding tool" is understood here and below to mean a usable and reusable mold on a processing machine, in particular an injection molding machine, in which at least one cavity (a "negative" of the structure to be formed or injection-molded) is formed. For example, the mold comprises a so-called hold-down, which can optionally be reversibly moved into the cavity in order to keep the Entwärmungskörper in the intended position. Preferably, however, a wall of the cavity (that is to say a surface of the molding tool to be molded off) lies, in particular in the closed state of the molding tool, over the entire area of the surface of the dehumidifying body to be kept clear. This advantageously ensures that when introducing (in particular injection) of the thermosetting plastic this can not get between the surface of the Entwärmungskörpers to be kept clear and the wall of the cavity - thus no "spray skin" is formed.
In einer zweckmäßigen Verfahrensvariante wird zwischen den Entwärmungskörper und die Platine bzw. das elektrische Bauteil vor einem Schließen des Formwerkzeugs, insbesondere vor dem Positionieren des Entwärmungskörpers auf der Platine bzw. dem elektrischen Bauteil ein insbesondere gummielastisches Füllmaterial eingebracht. Dieses Füllmaterial dient dabei vorteilhafterweise zum Ausgleich von Toleranzen, insbesondere der mit dem Bauteil bestückten Platine und gegebenenfalls des Entwärmungskörpers und ermöglicht dadurch vorteilhafterweise eine besonders gute Abdichtung des Formwerkzeugs zu dem Entwärmungskörper. Des Weiteren ermöglicht dieses Füllmaterial, dass beim Schließen des Formwerkzeugs die aufgebrachte Schließkraft, konkret der auf den Entwärmungskörper und die Platine wirkende Schließdruck nicht voll an die Platine bzw. das elektrische Bauteil weitergeleitet wird. Außerdem ermöglicht das vorzugsweise gummielastische Füllmaterial auch einen Ausgleich von unterschiedlichen Wärmedehnungen der Platine, des elektrischen Bauteils und des Entwärmungskörpers im Betrieb der Elektronikeinheit. Zudem dient das Füllmaterial zweckmäßigerweise auch als Positionierungshilfe, konkret zur Halterung des Entwärmungskörpers an der Platine bzw. dem elektrischen Bauteil vor dem Schließen des Formwerkzeugs oder zumindest vor dem Umhüllen (Umspritzen) mit dem duroplastischen Kunststoff (mithin zum „Vorpositionieren“).In a suitable variant of the method, in particular a rubber-elastic filling material is introduced between the heat-dissipation body and the circuit board or the electrical component prior to closing the mold, in particular before positioning the dehydration body on the circuit board or the electrical component. This filler material advantageously serves to compensate for tolerances, in particular the printed circuit board equipped with the component and optionally the Entwärmungskörpers and thereby advantageously allows a particularly good sealing of the mold to the Entwärmungskörper. Furthermore, this filling material allows that when closing the mold, the applied closing force, specifically the locking pressure acting on the Entwärmungskörper and the board is not fully forwarded to the board or the electrical component. In addition, the preferably rubber-elastic filling material also allows a compensation of different thermal expansions of the board, the electrical component and the Entwärmungskörpers during operation of the electronic unit. In addition, the filling material expediently also serves as a positioning aid, specifically for holding the Entwärmungskörpers on the board or the electrical component before closing the mold or at least before wrapping (encapsulation) with the thermosetting plastic (thus "pre-positioning").
In einer besonders zweckmäßigen Weiterbildung des Verfahrens wird als (gummielastisches) Füllmaterial insbesondere ein wärmeleitfähig gefüllter Kunststoff, beispielsweise ein Silikon, Polyurethan, ein Gummi, ein Klebstoff oder dergleichen herangezogen. Dadurch wird im Betrieb der Elektronikeinheit ein besonders guter Wärmeübergang von der Platine bzw. dem elektrischen Bauteil in den Entwärmungskörper ermöglicht.In a particularly expedient development of the method, a (rubber-elastic) filling material is in particular a thermally conductive material filled plastic, for example, a silicone, polyurethane, a rubber, an adhesive or the like used. As a result, a particularly good heat transfer from the board or the electrical component into the heat dissipation body is made possible during operation of the electronic unit.
In einer weiteren, zweckmäßigen Verfahrensvariante wird in dem Kunststoffinfusionsschritt (bspw. in dem Spritzgießschritt) ein gering wärmeleitfähiger duroplastischer Kunststoff herangezogen. „Gering wärmeleitfähig“ wird hier und im Folgenden insbesondere dahingehend verstanden, dass die Wärmeleitfähigkeit näherungsweise im Bereich des „reinen“, d. h. nicht bewusst wärmeleitfähig modifizierten Kunststoffs liegt. Im Rahmen der Erfindung ist es dabei denkbar, dass ein solcher gering wärmeleitfähiger duroplastischer Kunststoff dennoch einen Füllstoff aus wärmeleitfähigen Material (bspw. Metall, Keramik oder dergleichen) mit einem Füllstoffgehalt (bspw. angegeben in Vol.-% oder Gew.-%) enthält, der lediglich zu einer geringfügigen Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit gegenüber dem ungefüllten Kunststoff hervorruft. Vorzugsweise wird aber ein in Bezug auf eine Wärmeleitfähigkeit ungefüllter duroplastischer Kunststoff herangezogen (d. h. eingebracht oder eingespritzt). Der verwendete duroplastische Kunststoff ist mithin insbesondere nicht wärmeleitfähig modifiziert und weist somit insbesondere eine besonders niedrige, vorzugsweise im Bereich des „reinen“ duroplastischen Kunststoffs liegende Wärmeleitfähigkeit auf. „In Bezug auf eine Wärmeleitfähigkeit ungefüllt“ wird hier und im Folgenden insbesondere dahingehend verstanden, dass andere Füllstoffe, die beispielsweise auf eine Färbung, Verstärkung, Einstellung einer Viskosität und dergleichen gerichtet sind, und somit insbesondere die Wärmeleitfähigkeit nicht oder lediglich in einem für einen für wärmeleitungstechnische Aufgaben vernachlässigbaren Bereich beeinflussen (erhöhen), im Rahmen der Erfindung aber dennoch eingesetzt werden können. Vorteilhafterweise weist ein solcher nicht-wärmeleitfähig gefüllter Duroplast einen im Vergleich zu (wärmeleitfähig) gefüllten Duroplasten niedrigen Preis sowie auf und ist auch einfacher zu verarbeiten, bspw. da wärmeleitfähige Füllstoffe die Viskosität des duroplastischen Kunststoffs signifikant erhöhen und/oder zu einem erhöhten Verschleiß der Fördereinrichtung der Spritzgießmaschine und des Spritzgießwerkzeugs führen. Als Duroplast kommen dabei beispielswiese Epoxydharze, Phenolharze und dergleichen zum Einsatz. Alternativ kann im Rahmen der Erfindung aber auch ein wärmeleitfähig gefüllter duroplastischer Kunststoff zum Einsatz kommen.In a further expedient variant of the method, a thermally conductive thermosetting plastic having low thermal conductivity is used in the plastic infusion step (for example in the injection molding step). "Low thermal conductivity" is understood here and below in particular to the effect that the thermal conductivity is approximately in the range of "pure", d. H. unintentionally thermally conductive modified plastic lies. In the context of the invention, it is conceivable that such a thermally conductive thermosetting plastic material nevertheless contains a filler of thermally conductive material (eg. Metal, ceramic or the like) with a filler content (eg. Vol.% Or wt .-%) which causes only a slight increase in the thermal conductivity over the unfilled plastic. Preferably, however, a thermoset plastic unfilled with respect to thermal conductivity is used (i.e., introduced or injected). The thermoset plastic used is therefore in particular not thermally conductive modified and thus has in particular a particularly low, preferably in the range of "pure" thermoset plastic thermal conductivity. "Unfilled with respect to thermal conductivity" is understood here and below as meaning, in particular, that other fillers which are directed, for example, to a coloring, reinforcement, adjustment of a viscosity and the like, and thus in particular the thermal conductivity, or only in one for one for heat conduction tasks negligible influence (increase), but can still be used within the scope of the invention. Advantageously, such a non-thermally conductive thermoset filled a low compared to (thermally conductive) filled thermosets low price and is also easier to handle, for example because thermally conductive fillers significantly increase the viscosity of the thermosetting plastic and / or increased wear of the conveyor lead the injection molding machine and the injection mold. Epoxy resins, phenolic resins and the like, for example, are used as duroplastic. Alternatively, in the context of the invention, however, a thermally conductive filled thermosetting plastic can be used.
Die erfindungsgemäße Elektronikeinheit umfasst die vorstehend beschriebene Platine sowie das auf der Platine angeordnete und mit dieser elektrisch leitfähig verbundene elektrische Bauteil. Des Weiteren umfasst die Elektronikeinheit den auf die Platine bzw. auf das elektrische Bauteil aufgesetzten Entwärmungskörper sowie den aus dem duroplastischen Kunststoff gebildeten Mantel. Dieser Mantel umgibt dabei die Platine und das elektrische Bauteil (insbesondere ganz oder teilweise). Des Weiteren ist der Entwärmungskörper mittels des Mantels an der Platine bzw. dem elektrischen Bauteil gehaltert. Die Elektronikeinheit ist dabei nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellt. Mithin ergeben sich für die erfindungsgemäße Elektronikeinheit dem vorstehend beschriebenen Verfahren entsprechende Vorteile.The electronic unit according to the invention comprises the board described above and arranged on the board and electrically conductively connected thereto electrical component. Furthermore, the electronics unit comprises the heat dissipation body placed on the board or on the electrical component and the jacket formed of the thermosetting plastic. This jacket surrounds the board and the electrical component (in particular, in whole or in part). Furthermore, the Entwärmungskörper is supported by means of the jacket on the board or the electrical component. The electronic unit is manufactured according to the method described above. Thus arise for the inventive electronic unit according to the method described above corresponding advantages.
In einer bevorzugten Ausführung ist der Entwärmungskörper insbesondere aus einem Metall, beispielsweise Stahl, Aluminium, Kupfer oder dergleichen gebildet. Besonders bevorzugt ist der Entwärmungskörper dabei durch ein aus einem solchen Metall gebildetes Blech oder einer Platte gebildet. Der Entwärmungskörper weist somit vorzugsweise eine besonders einfach Geometrie auf, so dass der Entwärmungskörper beispielsweise als Standardbauteil einfach und kostengünstig zu beschaffen oder auf fertigungstechnisch einfache Weise aus einem großflächigen Halbzeug (beispielsweise aus einem Blech durch Beschneiden oder Stanzen) hergestellt werden kann. Im Rahmen der Erfindung ist es aber auch denkbar, dass der Entwärmungskörper durch einen mit einer Oberflächenstruktur versehenen Körper ausgebildet ist, bspw. zur Anlage an das elektrische Bauteil (oder an gegebenenfalls mehrere vorhandene elektrische Bauteile) und an die Platine und/oder mit zur Außenseite weisenden Kühlrippen.In a preferred embodiment, the Entwärmungskörper is formed in particular of a metal, such as steel, aluminum, copper or the like. Particularly preferably, the Entwärmungskörper is formed by a formed from such a metal sheet or plate. The Entwärmungskörper thus preferably has a particularly simple geometry, so that the Entwärmungskörper example, as a standard component to procure simple and inexpensive or manufacturing technology simple way of a large semi-finished (for example, from a sheet by trimming or punching) can be produced. In the context of the invention, however, it is also conceivable that the Entwärmungskörper is formed by a body provided with a surface structure, for example. To the plant to the electrical component (or possibly several existing electrical components) and to the board and / or with the outside pointing cooling fins.
In einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist der Entwärmungskörper auf einer der Platine bzw. dem elektrischen Bauteil abgewandten Seite, d. h. insbesondere in Richtung auf die Außenseite der Elektronikeinheit verjüngt. Unter Verjüngung wird hierbei insbesondere verstanden, dass der Entwärmungskörper in Dickenrichtung (d. h. von der der Platine bzw. dem elektrischen Bauteil zugewandten Seite in Richtung auf die Außenseite) insbesondere an einer Kante eine Abschrägung („Fase“) oder Stufe aufweist. Diese Verjüngung bildet somit aus Richtung der Platine bzw. des elektrischen Bauteils gesehen einen Hinterschnitt, so dass der Mantel den Entwärmungskörper (insbesondere zusätzlich) durch einen Formschluss, (d. h. durch ein mechanisches Ineinandergreifen) insbesondere durch ein Hintergreifen, an der Platine bzw. dem elektrischen Bauteil hält.In a further expedient embodiment, the Entwärmungskörper on a side facing away from the board or the electrical component, d. H. tapered in particular in the direction of the outside of the electronics unit. Rejuvenation here means, in particular, that the heat dissipation body has a chamfer ("chamfer") or step in the thickness direction (that is, from the side facing the circuit board or the electrical component in the direction of the outside), in particular at one edge. This taper thus forms an undercut as seen from the direction of the board or the electrical component, so that the jacket the Entwärmungskörper (especially in addition) by a positive connection (ie by a mechanical meshing) in particular by a grip behind, on the board or the electrical Component stops.
In einer zweckmäßigen Ausführung ist die Platine aus einer vorzugsweise wärmeleitfähigen, d. h. eine vergleichsweise hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisende, Keramik gebildet, z. B. aus einer Aluminiumoxidkeramik (AL2O3) mit etwa 24 W/mK. Dies ist insbesondere für den Fall zweckmäßig, dass der Entwärmungskörper auf einer dem elektrischen Bauteil gegenüberliegenden Seite der Platine angeordnet ist, denn dadurch wird eine besonders gute Wärmeübertragung von dem elektrischen Bauteil durch die Platine hindurch auf den Entwärmungskörper ermöglicht. In einer alternativen Ausführung ist die Platine durch ein insbesondere durplastisches Laminat, d. h. insbesondere nach Art einer FR4-Leiterplatte oder dergleichen ausgebildet.In an expedient embodiment, the board is made of a preferably thermally conductive, ie a comparatively high thermal conductivity, ceramic, z. B. from an alumina ceramic (AL 2 O 3 ) with about 24 W / mK. This is expedient in particular for the case that the Entwärmungskörper is disposed on a side opposite the electrical component side of the board, because a particularly good heat transfer from the electrical component through the board is made possible on the Entwärmungskörper. In an alternative embodiment, the board is formed by a particular durplastic laminate, ie in particular in the manner of a FR4 printed circuit board or the like.
In einer weiteren zweckmäßigen Ausführung handelt es sich bei dem elektrischen Bauteil insbesondere um ein Leistungshalbleiterbauelement. Somit ist das elektrische Bauteil insbesondere zur Steuerung und/oder Schaltung von vergleichsweise hohen elektrischen Strömen (d. h. von mehr als 1 A) ausgelegt.In a further expedient embodiment, the electrical component is, in particular, a power semiconductor component. Thus, the electrical component is designed in particular for the control and / or switching of comparatively high electrical currents (that is to say of more than 1 A).
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
-
1 in einer schematischen Teilschnittansicht eine Elektronikeinheit mit auf einer Platine angeordneten elektrischen Bauteilen, und -
2 bis4 jeweils inAnsicht gemäß 1 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Elektronikeinheit.
-
1 in a schematic partial sectional view of an electronic unit with arranged on a circuit board electrical components, and -
2 to4 each in view according to1 a further embodiment of the electronic unit.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren stets mit gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are always provided with the same reference numerals in all figures.
In
Der Mantel
Die Entwärmungskörper
Um eine besonders gute thermische Anbindung der Entwärmungskörper
Bei dem für den Mantel
In
Durch die Elastizität des Füllmaterials, d. h. der Kleberschicht
In
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Elektronikeinheit
Der Gegenstand der Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können weitere Ausführungsformen der Erfindung von dem Fachmann aus der vorstehenden Beschreibung abgeleitet werden. Insbesondere können die anhand der verschiedenen Ausführungsbeispiele beschriebenen Einzelmerkmale der Erfindung und deren Ausgestaltungsvarianten auch in anderer Weise miteinander kombiniert werden.The object of the invention is not limited to the embodiments described above. Rather, other embodiments of the invention may be derived by those skilled in the art from the foregoing description. In particular, the individual features of the invention described with reference to the various exemplary embodiments and their design variants can also be combined with one another in a different manner.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Elektronikeinheitelectronics unit
- 22
- Platinecircuit board
- 33
- elektrisches Bauteilelectrical component
- 44
- LeistungshalbleiterbauelementPower semiconductor component
- 55
- EntwärmungskörperEntwärmungskörper
- 66
- Mantelcoat
- 77
- Kleberschichtadhesive layer
- 88th
- Silikonschichtsilicone layer
- 99
- Schrägeslope
Claims (11)
Priority Applications (1)
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Publications (1)
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