DE102019202665A1 - Electronics unit - Google Patents
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Abstract
Ausgegangen wird von einer Elektronikeinheit umfassend zumindest einen Schaltungsträger mit einer Ober- und einer Unterseite und ein Kühlelement, wobei auf der Ober- und/oder der Unterseite des Schaltungsträgers mindestens ein elektrisches und/oder elektronisches Bauelement angeordnet ist. Das elektronische und/oder elektrische Bauelement entwickelt dabei im Betrieb bei einer elektrischen Durchströmung leistungsverlustbehaftete Wärmemengen, die abzuführen sind. Dabei ist das Kühlelement mit der Ober- und/oder mit der Unterseite des Schaltungsträgers zumindest mittelbar wärmeleitend verbunden, beispielsweise in Form einer slug-up oder slug-down-Kühlung. In einer senkrechten Draufsicht auf die Ober- und/oder Unterseite des Schaltungsträgers ist dabei das zumindest eine elektrische und/oder elektronische Bauelement von zumindest einer der der Ober- und Unterseite des Schaltungsträger zugewandten Kühlfläche des Kühlelementes überwiegend überdeckt. Des Weiteren ist zwischen der Kühlfläche und der der Kühlfläche zugewandten Seite des Schaltungsträgers ein definiertes Abstandsmaß eingestellt, indem das Kühlelement mittels eines Verbindungselementes mit dem Schaltungsträger verbunden ist, beispielsweise mittels einem von der Kühlfläche abstehenden Verbindungssteg oder Verbindungsdom.The starting point is an electronics unit comprising at least one circuit carrier with an upper and a lower side and a cooling element, with at least one electrical and / or electronic component being arranged on the upper and / or lower side of the circuit carrier. During operation, the electronic and / or electrical component develops quantities of heat that are subject to a loss of power and are to be dissipated with an electrical flow. The cooling element is at least indirectly connected to the top and / or bottom of the circuit carrier in a thermally conductive manner, for example in the form of slug-up or slug-down cooling. In a vertical plan view of the top and / or bottom of the circuit carrier, the at least one electrical and / or electronic component is predominantly covered by at least one of the cooling surfaces of the cooling element facing the top and bottom of the circuit carrier. Furthermore, a defined distance is set between the cooling surface and the side of the circuit carrier facing the cooling surface, in that the cooling element is connected to the circuit carrier by means of a connecting element, for example by means of a connecting web or connecting dome protruding from the cooling surface.
Description
Die Erfindung betrifft eine Elektronikeinheit gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruches.The invention relates to an electronic unit according to the preamble of the independent claim.
Stand der TechnikState of the art
Bei heutiger Leistungselektronik werden in vielen Fällen die Leistungshalbleiter auf eine Leiterplatte oder ein anderes Substrat gelötet oder gesintert. Zu Sicherstellung einer fehlerfreien Betriebsfunktion ist es dabei erforderlich, die großen Wärmemengen, die vorrangig durch Leistungsverluste der stromdurchflossenen Leistungshalbleiter oder anderen elektrischen und/oder elektronischen Bauelemente entstehen, geeignet abzuführen. Ein möglicher Entwärmungspfad ist allgemein als slug-down Kühlung bekannt. Hierbei erfolgt die Entwärmung von der Elektrode des Leitungshalbleiters über die Lot- oder Sinterschicht und dem damit verbundenen elektrischen Kontaktanschluss des Substrates und weiter hindurch durch die Substratschicht. Auf der anderen Substratseite ist in vielen Fällen ein Kühlkörper angeordnet, über welchen die zugeleitete Wärme effektiv, beispielsweise durch Konvektion, an die Umgebung abgegeben wird. Des Weiteren ist auch eine slug-up Kühlung bekannt. Hierbei ist das elektrische und/oder elektronische Bauelement zwischen dem Kühlkörper und dem Substrat angeordnet und die Wärme wird in Richtung des Kühlkörpers nach oben abgeleitet. Zur Verbesserung des Entwärmungspfades wird zwischen den Fügepartnern ein TIM-Material (thermal interface material) mit hohem Wärmeleitkoeffizienten eingebracht. Bedingt durch Fertigungs-, Bauteil- und/oder Montagetoleranzen können bei der Aufbau- und Verbindungstechnik von Leistungselektronik die Schichtdicken für die TIM-Materialien stark variieren. Durch große Schichtdicken ist die Wärmeleitung sehr ungünstig reduziert. In einigen Anwendungsfällen wird die slup-up und die slug-down-Kühlung kombiniert, wobei dann oft ein metallischer Gehäusedeckel oder -boden als ein zweiter Kühlkörper verwendet ist. Da sich dann dabei das Substrat nur auf eine Seite des Gehäusedeckels bzw. -bodens beziehen kann, ergeben sich auf der anderen Substratseite große Toleranzen mit dicken TIM-Schichten.In today's power electronics, the power semiconductors are often soldered or sintered onto a printed circuit board or another substrate. In order to ensure error-free operating function, it is necessary to appropriately dissipate the large amounts of heat that arise primarily due to power losses in the power semiconductors through which current flows or other electrical and / or electronic components. One possible cooling path is generally known as slug-down cooling. In this case, the heat dissipation from the electrode of the line semiconductor takes place via the solder or sintered layer and the electrical contact connection of the substrate connected to it, and further through the substrate layer. In many cases, a heat sink is arranged on the other side of the substrate, via which the supplied heat is effectively given off to the environment, for example by convection. Furthermore, slug-up cooling is also known. Here, the electrical and / or electronic component is arranged between the heat sink and the substrate and the heat is dissipated upwards in the direction of the heat sink. To improve the heat dissipation path, a TIM material (thermal interface material) with a high coefficient of thermal conductivity is introduced between the joining partners. Due to manufacturing, component and / or assembly tolerances, the layer thicknesses for the TIM materials can vary greatly in the construction and connection technology of power electronics. The heat conduction is reduced very unfavorably by large layer thicknesses. In some applications, the slup-up and the slug-down cooling are combined, in which case a metallic housing cover or base is often used as a second heat sink. Since the substrate can then refer to only one side of the housing cover or base, large tolerances with thick TIM layers result on the other side of the substrate.
In der Offenlegungsschrift
Die Offenlegungsschrift
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Vorteileadvantages
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, bei zu entwärmenden Schaltungsträgern eine optimierte Entwärmung durch einen nur geringen toleranzbehafteten Entwärmungspfad sicherzustellen.The invention is based on the object of ensuring optimized heat dissipation in the case of circuit carriers to be heat dissipated by means of a heat dissipation path with only small tolerances.
Diese Aufgabe wird durch eine Elektronikeinheit mit den kennzeichnenden Merkmalen des unabhängigen Anspruches gelöst.This object is achieved by an electronic unit with the characterizing features of the independent claim.
Ausgegangen wird von einer Elektronikeinheit umfassend zumindest einen Schaltungsträger mit einer Ober- und einer Unterseite und ein Kühlelement, wobei auf der Ober- und/oder der Unterseite des Schaltungsträgers mindestens ein elektrisches und/oder elektronisches Bauelement angeordnet ist. Das elektronische und/oder elektrische Bauelement entwickelt dabei im Betrieb bei einer elektrischen Durchströmung leistungsverlustbehaftete Wärmemengen, die abzuführen sind. Dies ist insbesondere bei einem Leistungshalbleiter der Fall oder bei elektrischen und/oder elektronischen Bauelemente, die große Leistungen umsetzen. Dabei ist das Kühlelement mit der Ober- und/oder mit der Unterseite des Schaltungsträgers zumindest mittelbar wärmeleitend verbunden, beispielsweise in Form einer slug-up oder slug-down-Kühlung. In einer senkrechten Draufsicht auf die Ober- und/oder Unterseite des Schaltungsträgers ist dabei das zumindest eine elektrische und/oder elektronische Bauelement von zumindest einer der der Ober- und Unterseite des Schaltungsträger zugewandten Kühlfläche des Kühlelementes überwiegend überdeckt. Dies gilt insbesondere für mehr als die Hälfte der der jeweiligen Kühlfläche zugewandten wirksamen Entwärmungsflächen des elektrischen und/oder elektronischen Bauelementes. Bevorzugt ist dabei das elektrische und/oder elektronische Bauelement, insbesondere dessen wirksame Entwärmungsfläche, in der Draufsicht vollständig überdeckt. Des Weiteren ist zwischen der Kühlfläche und der der Kühlfläche zugewandten Seite des Schaltungsträgers ein definiertes Abstandsmaß eingestellt, indem das Kühlelement mittels eines Verbindungselementes mit dem Schaltungsträger verbunden ist, beispielsweise mittels einem von der Kühlfläche abstehenden Verbindungssteg oder Verbindungsdom. Auf diese Weise besteht mittels des Verbindungselementes eine feste örtliche Zuordnung der Kühlfläche des Kühlelementes und der der Kühlfläche zugewandten Seite des Schaltungsträgers zueinander, wobei deren Beabstandung dann mit nur einer geringen Toleranzunsicherheit sehr genau festlegbar ist. Ausgehend von der Kühlfläche als einer Maßbezugsfläche ist die kleine Toleranzkette nur noch durch die zwischen dem Kühlelement und dem Schaltungsträger angeordneten Fügepartner und/oder Verbindungsschichten bestimmt. Dadurch ist erreicht, dass die Wärmedurchgänge und Wärmeübergänge innerhalb eines Entwärmungspfades für eine Serienfertigung aufbaubedingt sehr klein gehalten werden können und dadurch eine besonders große und optimierte Wärmeleitung sichergestellt ist.The starting point is an electronics unit comprising at least one circuit carrier with an upper and a lower side and a cooling element, with at least one electrical and / or electronic component being arranged on the upper and / or lower side of the circuit carrier. During operation, the electronic and / or electrical component develops quantities of heat that are subject to a loss of power and are to be dissipated with an electrical flow. This is the case in particular with a power semiconductor or with electrical and / or electronic components that convert high powers. In this case, the cooling element is at least indirectly connected to the top and / or bottom of the circuit carrier in a thermally conductive manner, for example in the form of slug-up or slug-down cooling. In a vertical plan view of the top and / or bottom of the circuit carrier, the at least one electrical and / or electronic component is predominantly covered by at least one of the cooling surface of the cooling element facing the top and bottom of the circuit carrier. This applies in particular to more than half of the effective cooling surfaces of the electrical and / or electronic component facing the respective cooling surface. The electrical and / or electronic component, in particular its effective heat dissipation surface, is preferably completely covered in the top view. Furthermore, a defined distance is set between the cooling surface and the side of the circuit carrier facing the cooling surface by connecting the cooling element to the circuit carrier by means of a connecting element, for example by means of a connecting web or connecting dome protruding from the cooling surface. In this way, there is a fixed local by means of the connecting element Assignment of the cooling surface of the cooling element and the side of the circuit carrier facing the cooling surface to one another, with their spacing then being able to be determined very precisely with only a small tolerance uncertainty. Starting from the cooling surface as a dimensional reference surface, the small tolerance chain is only determined by the joining partners and / or connecting layers arranged between the cooling element and the circuit carrier. This ensures that the heat and heat transfers within a cooling path can be kept very small for series production due to the structure, and thereby a particularly large and optimized heat conduction is ensured.
Bevorzugt ist die Kühlfläche des Kühlelementes ebenflächig ausgebildet und/oder parallel versetzt verlaufend zu der Ober- und Unterseite bzw. einer Entwärmungsfläche des elektrischen und/oder elektronischen Bauelementes. Allgemein weist die Ober- und/oder die Unterseite eine elektrische Leiterstruktur auf, welche unter Ausbildung einer elektronischen Schaltung mit dem zumindest einem elektrischen und/oder elektronischen Bauelement elektrisch verbunden ist.The cooling surface of the cooling element is preferably designed to be flat and / or running parallel offset to the top and bottom or a cooling surface of the electrical and / or electronic component. In general, the top and / or bottom has an electrical conductor structure which is electrically connected to the at least one electrical and / or electronic component while forming an electronic circuit.
Grundsätzlich lassen sich durch die oben beschriebene vorteilhafte Anordnung nun verschiedene Kühlkonzepte für eine Elektronikeinheit umsetzen.In principle, various cooling concepts for an electronic unit can now be implemented through the advantageous arrangement described above.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Elektronikeinheit sind die Kühlfläche des Kühlelementes und zumindest ein darüber zu entwärmendes elektrisches und/oder elektronisches Bauelement auf gegenüberliegenden Seiten des Schaltungsträgers angeordnet. Bevorzugt ist dann zwischen dem Schaltungsträger und dem Kühlelement kein elektrisches und/oder elektronisches Bauelement angeordnet. In diesem Fall kann das zumindest eine oder können noch weitere elektrische und/oder elektronische Bauelemente effektiv durch eine slug-down-Kühlung sehr effektiv entwärmt werden. Damit können beispielsweise Leistungshalbleiter mit hoher Verlustleistung betriebssicher betrieben werden. Ebenso können auch Leistungshalbleiter, die aufgrund bisher unzureichender Entwärmung in ihrer Leistung beschränkt waren, nun bei höheren Betriebsströmen betrieben werden.In an advantageous embodiment of the electronics unit, the cooling surface of the cooling element and at least one electrical and / or electronic component to be cooled over it are arranged on opposite sides of the circuit carrier. Preferably, no electrical and / or electronic component is then arranged between the circuit carrier and the cooling element. In this case, the at least one or further electrical and / or electronic components can be effectively cooled by slug-down cooling. This means that power semiconductors with high power dissipation can be operated reliably. Likewise, power semiconductors, which were previously limited in their performance due to insufficient cooling, can now be operated at higher operating currents.
In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Elektronikeinheit ist zwischen dem Schaltungsträger und dem Kühlelement zumindest ein darüber zu entwärmendes elektrisches und/oder elektronisches Bauelement angeordnet. In dieser Form kann das auf einer Seite zumindest eine angeordnete elektrische und/oder elektronische Bauelemente über eine optimierte slug-up Kühlung entwärmt werden.In another advantageous embodiment of the electronics unit, at least one electrical and / or electronic component to be cooled above is arranged between the circuit carrier and the cooling element. In this form, the at least one electrical and / or electronic component arranged on one side can be cooled by means of optimized slug-up cooling.
Eine günstige Ausführungsform der Elektronikeinheit zeigt sich darin, dass durch das definierte Abstandsmaß auf einer Seite des Schaltungsträgers mit einem zwischen dem Schaltungsträger und dem Kühlelement angeordneten einen elektrischen und/oder elektronischen Bauelement zwischen der Kühlfläche des Kühlelements und einer der jeweiligen Kühlfläche am nächsten zugewandten Entwärmungsfläche des zumindest einen angeordneten elektrischen und/oder elektronischen Bauelementes ein Spaltabstand eingestellt ist oder durch das definierte Abstandsmaß auf einer Seite des Schaltungsträgers, die der Kühlfläche des Kühlelementes zugewandt ist und die der Seite des Schaltungsträgers gegenüberliegt, auf welcher das zu entwärmende eine elektrische und/oder elektronische Bauelement angeordnet ist, zwischen der Kühlfläche des Kühlelements und der der Kühlfläche zugewandten Seite des Schaltungsträgers ein Spaltabstand eingestellt ist, wobei der Spaltabstand von einem TIM-Material (thermal interface material) ausgefüllt ist. In vorteilhafter Weise ergibt sich damit eine durchgehende Wärmeleitung innerhalb eines ausgebildeten Entwärmungspfades. Aufgrund der vorteilhaften begrenzten Toleranzkette innerhalb des definiert eingestellten Abstandsmaßes ergeben sich vorteilhaft geringe TIM-Schichten mit dann großer Wärmeleitfähigkeit und damit geringem thermischen Widerstand. Dies ist besonders vorteilhaft bei Anwendungen der Elektronikeinheit für Dauerläufer wie beispielsweise bei einem Kühlerlüfter. Bevorzugt ist ein Spaltabstand von 50 µm bis einschließlich 1000 µm eingestellt, beispielsweise von 70 µm bis einschließlich 600 µm, bevorzugt von 70 µm bis einschließlich 300 µm. Es kommen verschiedene TIM-Materialien in Frage, beispielsweise eine Wärmeleitpaste, ein Gapefiller, ein Wärmeleitkleber oder -gel, ein Wärmeleitpad oder -band usw.. Bevorzugt sind elektrische und/oder elektronische Bauelemente zwischen dem Kühlelement und dem Schaltungsträger innerhalb eines TIM-Materials vollständig eingebettet. Weiter bevorzugt erstreckt sich das TIM-Material unterhalb der gesamten Kühlfläche des Kühlelementes bis zur der der Kühlfläche jeweils entsprechend zugewandten Seite des Schaltungsträgers.A favorable embodiment of the electronics unit is shown in the fact that the defined distance on one side of the circuit carrier with an electrical and / or electronic component arranged between the circuit carrier and the cooling element between the cooling surface of the cooling element and one of the cooling surface closest to the respective cooling surface at least one arranged electrical and / or electronic component a gap distance is set or by the defined distance on a side of the circuit carrier that faces the cooling surface of the cooling element and that is opposite the side of the circuit carrier on which the one to be cooled is an electrical and / or electronic Component is arranged, between the cooling surface of the cooling element and the side of the circuit carrier facing the cooling surface, a gap distance is set, the gap distance from a TIM material (thermal interface materia l) is filled out. This advantageously results in continuous heat conduction within a formed heat dissipation path. Because of the advantageous limited tolerance chain within the defined set distance, there are advantageously small TIM layers with then high thermal conductivity and thus low thermal resistance. This is particularly advantageous when the electronic unit is used for endurance runners such as a cooling fan, for example. A gap distance of 50 μm up to and including 1000 μm is preferably set, for example from 70 μm up to and including 600 μm, preferably from 70 μm up to and including 300 μm. Various TIM materials come into consideration, for example a heat-conducting paste, a gap filler, a heat-conducting adhesive or gel, a heat-conducting pad or tape, etc. Electrical and / or electronic components are preferred completely embedded between the cooling element and the circuit carrier within a TIM material. More preferably, the TIM material extends below the entire cooling surface of the cooling element up to the side of the circuit carrier correspondingly facing the cooling surface.
Allgemein ist es vorteilhaft, wenn das Kühlelement und der Schaltungsträger über einen Stoff-, Form- und/oder Kraftschluss im Bereich des Verbindungselementes miteinander verbunden sind. Je nach gewählter Verbindungsart ist das Kühlelement dann dauerhaft oder wieder demontierbar ausgebildet. So kann der besagte Bereich eines Verbindungselementes mit dem Schaltungsträger verklebt, verschraubt oder in diesen eingepresst sein. Ein Fügeendzustand ist bevorzugt erreicht, bei welchem korrespondierende Anschlagflächen bei dann eingestelltem definierten Abstandsmaß zwischen dem Kühlelement und dem Schaltungsträger unmittelbar aufeinander aufliegen. Hierbei kann ein zuvor zwischen dem Kühlelement und dem Schaltungsträger eingebrachtes TIM-Material auf eine minimale TIM-Schichtdicke verdrückt werden - in Abhängigkeit der sich dann toleranzbehaftet einstellenden Spaltabstände. Hierbei kann auch überschüssiges TIM-Material seitlich zum Kühlelement herausgedrückt werden.In general, it is advantageous if the cooling element and the circuit carrier are connected to one another via a material, form and / or force fit in the area of the connecting element. Depending on the type of connection selected, the cooling element is then designed to be permanent or removable again. The said area of a connecting element can thus be glued, screwed or pressed into the circuit carrier. A final joining state is preferably achieved in which corresponding stop surfaces rest directly on one another when the defined distance between the cooling element and the circuit carrier is then set. In this case, a TIM material previously introduced between the cooling element and the circuit carrier can be compressed to a minimum TIM layer thickness - depending on the gap distances that then arise with tolerance. Excess TIM material can also be pressed out to the side of the cooling element.
In einer Weiterbildung der Elektronikeinheit weist das Kühlelement im Bereich des Verbindungselementes einen Anschlag auf, welcher in Anlagenkontakt mit einer Gegenfläche des Schaltungsträgers, insbesondere mit der Ober- oder Unterseite des Schaltungsträgers, das definierte Abstandsmaß einstellt. Auf dieses Weise kann ein sehr einfacher Montageprozess vorgesehen werden.In a further development of the electronics unit, the cooling element has a stop in the area of the connecting element which, in system contact with an opposing surface of the circuit carrier, in particular with the top or bottom of the circuit carrier, sets the defined distance. In this way, a very simple assembly process can be provided.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Elektronikeinheit zeigt sich darin, dass der Schaltungsträger eine Aussparung aufweist, insbesondere eine durchgehende zylindrische Öffnung, welche zumindest teilweise von zumindest einem Endabschnitt des Verbindungselementes durchdrungen ist, und das Kühlelement zumindest innerhalb der Aussparung mit dem Schaltungsträger verbunden ist. Durch die Aussparung als zumindest Teil eines Verbindungsbereiches kann das Kühlelement mechanisch fest und sicher im Schaltungsträger gehalten werden.A particularly advantageous embodiment of the electronics unit is shown in that the circuit carrier has a recess, in particular a continuous cylindrical opening, which is at least partially penetrated by at least one end section of the connecting element, and the cooling element is connected to the circuit carrier at least within the recess. Due to the recess as at least part of a connection area, the cooling element can be held mechanically firmly and securely in the circuit carrier.
Weitere Vorteile ergeben sich dadurch, dass das Verbindungselement wärmeleitend ausgebildet ist. Insgesamt erstreckt sich damit eine mögliche Wärmekapazität auch auf den Schaltungsträger, wodurch für eine kurze Zeit eine erhöhte Verlustenergie als Wärmeenergie aufgenommen werden kann und somit sich die Wärmekapazität der Elektronikeinheit erhöht. Dies ist hilfreich bei kurzzeitigen Belastungsspitzen, wie sie z.B. bei einer elektrischen Lenkung, beim ABS (Antiblockiersystem), beim ESP (Elektronisches Stabilisierungsprogramm) und anderen Anwendung vorkommen.Further advantages result from the fact that the connecting element is designed to be thermally conductive. Overall, a possible heat capacity also extends to the circuit carrier, as a result of which increased energy loss can be absorbed as heat energy for a short time and thus the heat capacity of the electronics unit increases. This is helpful for short-term peak loads, such as occur in electric steering, ABS (anti-lock braking system), ESP (electronic stabilization program) and other applications.
Eine weitere Verbesserung ergibt sich bei einer Ausführungsform der Elektronikeinheit, bei welcher das Verbindungselement einstückig mit dem Kühlelement ausgebildet ist. Dadurch werden thermische Übergangswiderstände auf ein Minimum verringert und eine Montage zur Ausbildung der Elektronikeinheit vereinfacht. Bevorzugt ist das Verbindungselement im oder in unmittelbarer Nähe zu einem Flächenschwerpunkt der Kühlfläche mit dem Kühlelement einstückig ausgebildet. Dadurch ergeben sich Vereinfachungen bei der Fertigung des Kühlelementes.A further improvement results in an embodiment of the electronics unit in which the connecting element is formed in one piece with the cooling element. This reduces thermal contact resistances to a minimum and simplifies assembly for forming the electronic unit. The connecting element is preferably designed in one piece with the cooling element in or in the immediate vicinity of a centroid of the cooling surface. This results in simplifications in the manufacture of the cooling element.
Bevorzugt ist eine Ausführungsform der Elektronikeinheit, bei welcher das Kühlelement pilzförmig ausgebildet ist, indem das Verbindungselement stielähnlich von der zugehörigen Kühlfläche absteht. Besonders bevorzugt ist das Kühlelement plattenartig mit zumindest einer eben verlaufenden Plattenseite als die Kühlfläche ausgebildet und diese in der Draufsicht einen im wesentlich konstanten punkt-, spiegel- oder rotationssymmetrischen Querschnitt aufweist. Dabei ist das Verbindungselement auf Seiten der Kühlfläche abstehend angeformt und bevorzugt rotationssymmetrisch ausgebildet. Das Verbindungselement kann hierbei zylindrisch oder von der Kühlfläche an konisch zulaufend angeformt sein.An embodiment of the electronics unit is preferred in which the cooling element is mushroom-shaped in that the connecting element protrudes like a stick from the associated cooling surface. Particularly preferably, the cooling element is designed in the manner of a plate with at least one flat side of the plate as the cooling surface and this has a substantially constant point, mirror or rotationally symmetrical cross-section in plan view. In this case, the connecting element is formed protruding on the side of the cooling surface and is preferably designed to be rotationally symmetrical. The connecting element can be formed cylindrical or tapering from the cooling surface.
Grundsätzlich sind Ausführungsformen der Elektronikeinheit möglich, bei welchen auf einer der Seiten oder beiden Seiten des Schaltungsträgers zumindest ein Kühlelement angeordnet ist. Auf diese Weise kann eine Entwärmung auch an lokal unterschiedlichen Bereichen des Schaltungsträgers erfolgen. Hierbei können sich die definiert eingestellten Abstandsmaße aufgrund der lokalen Begebenheiten unterscheiden, beispielsweise aufgrund unterschiedlicher Höhen von elektrischen und/oder elektronischen Bauelementen.In principle, embodiments of the electronics unit are possible in which at least one cooling element is arranged on one of the sides or on both sides of the circuit carrier. In this way, cooling can also take place in locally different areas of the circuit carrier. The distance dimensions set in a defined manner can differ here due to the local conditions, for example due to different heights of electrical and / or electronic components.
Bei einer besonderen Ausführungsform der Elektronikeinheit sind zwei Kühlelement auf zwei gegenüberliegenden Seiten des Schaltungsträger angeordnet, wobei deren jeweiligen Verbindungselemente in einer gemeinsamen Achse ausgerichtet sind, insbesondere in einer zu den Seiten des Schaltungsträgers senkrecht orientierten Achse. Dadurch können beispielsweise bei einem beidseitig bestückten Schaltungsträger die jeweils auf einer Seite des Schaltungsträgers angeordneten elektrischen und/oder elektronischen Bauelemente mittels einer Slug-up Entwärmung gekühlt werden. Alternativ kann aber auch zumindest ein auf einer Seite des Schaltungsträgers angeordnetes elektrisches und/oder elektronisches Bauelement zeitgleich über eine Slug-up und eine Slug-down Kühlung entwärmt werden. Vorteilhaft ist es, wenn die Verbindungselemente beider Kühlelemente durch eine Aussparung im Schaltungsträger hindurch miteinander verbunden sind und bevorzugt den Schaltungsträger zwischen sich klemmend aufnehmen.In a particular embodiment of the electronics unit, two cooling elements are arranged on two opposite sides of the circuit carrier, their respective connecting elements being aligned in a common axis, in particular in an axis perpendicular to the sides of the circuit carrier. As a result, in the case of a circuit carrier equipped on both sides, for example, the electrical and / or electronic components arranged on one side of the circuit carrier can be cooled by means of a slug-up cooling. Alternatively, however, at least one electrical and / or electronic component arranged on one side of the circuit carrier can also be cooled simultaneously via a slug-up and a slug-down cooling. It is advantageous if the connecting elements of the two cooling elements are connected to one another through a cutout in the circuit carrier and preferably receive the circuit carrier in a clamping manner between them.
In einer Weiterbildung der Elektronikeinheit weist das Kühlelement eine weitere Kühlfläche auf, welche von der Seite des Schaltungsträgers abgewandt ist, wobei mit der weiteren Kühlfläche das Kühlelement mit einem Kühlkörper verbunden ist, insbesondere einem flüssigkeitsgekühlten Kühlkörper. Das Kühlelement übernimmt hierbei die Funktion eines Wärmespreizers, über welchen der Wärmefluss auf den Kühlkörper übertragen wird und von dort aus großflächiger abgegeben werden kann.In a development of the electronics unit, the cooling element has a further cooling surface which faces away from the side of the circuit carrier, the cooling element being connected to a cooling body, in particular a liquid-cooled cooling body, with the further cooling surface. The cooling element takes on the function of a heat spreader via which the heat flow is transferred to the heat sink and can be released from there over a larger area.
Die Elektronikeinheit ist beispielsweise ein Steuergerät, ein Umrichter, ein Gleichrichter, ein Wechselrichter oder allgemein ein elektronisches Leistungsmodul, insbesondere für ein Kraftfahrzeug.The electronics unit is, for example, a control device, a converter, a rectifier, an inverter or generally an electronic power module, in particular for a motor vehicle.
Figurenliste Figure list
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Diese zeigt in:
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1 : eine beispielhafte Ausführungsform einer Elektronikeinheit in einer seitlichen Schnittdarstellung,
-
1 : an exemplary embodiment of an electronics unit in a lateral sectional view,
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
In der
Grundsätzlich weist jedes der gezeigten Kühlelemente
In der Draufsicht A auf die Ober- und/oder Unterseite
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- DE 102010001958 A1 [0003]DE 102010001958 A1 [0003]
- DE 102012216148 A1 [0004]DE 102012216148 A1 [0004]
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WO2023094642A1 (en) * | 2021-11-29 | 2023-06-01 | Eugen Forschner Gmbh | Device for connecting an electrical component to a component to be electrically insulated therefrom, and connection assembly comprising such a device |
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2019
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WO2023094642A1 (en) * | 2021-11-29 | 2023-06-01 | Eugen Forschner Gmbh | Device for connecting an electrical component to a component to be electrically insulated therefrom, and connection assembly comprising such a device |
WO2023094641A1 (en) * | 2021-11-29 | 2023-06-01 | Eugen Forschner Gmbh | Device for connecting an electrical component to a component to be electrically insulated therefrom |
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