DE10300175B4

DE10300175B4 - Elektronische Baugruppe mit Wärme ableitendem Gehäuseteil

Info

Publication number: DE10300175B4
Application number: DE10300175.1A
Authority: DE
Inventors: Klaus Vollmert; Michael Winter
Original assignee: Hella KGaA Huek and Co
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2003-01-08
Filing date: 2003-01-08
Publication date: 2016-12-29
Anticipated expiration: 2023-01-09
Also published as: DE10300175A1

Abstract

Elektronische Baugruppe (1) mit elektronischen Bauelementen (3), einem Schaltungsträger (4), einer wärmeleitenden Folie (6) und einem einteiligen Gehäuseteil (2), – wobei das Gehäuseteil (2) aus Metall durch Formen hergestellt ist, – wobei die elektronischen Bauelemente (3) auf einer Oberseite des Schaltungsträgers (4) angeordnet sind, – wobei das Gehäuseteil (2) einen podestartigen Bereich (23) aufweist, an dem der Schaltungsträger (4) mit seiner Unterseite (42) angeordnet ist, und – wobei die wärmeleitende Folie (6) zwischen dem podestartigen Bereich (23) und der Unterseite (42) des Schaltungsträgers (4) angeordnet ist, – wobei der podestartige Bereich (23) in einem Innenraum des Gehäuseteils (2) angeordnet ist und – wobei dieser Innenraum mit einer Vergussmasse (7) ausgegossen ist, – wobei eine Oberfläche des Gehäuseteils durch sandstrahlen aufgeraut ist und die Oberfläche durch Rillen und Riefen gebildete Vertiefungen aufweist und – dass die Vergussmasse (7) in die Rillen und Riefen eingedrungen ist.

Description

STAND DER TECHNIK
Die Erfindung betrifft eine elektronische Baugruppe, welche elektronische Bauelemente, einen Schaltungsträger und ein Gehäuseteil aufweist. Dabei sind die elektronischen Bauelemente auf einer Oberseite des Schaltungsträgers angeordnet.
Bei derartigen elektronischen Baugruppen, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, sind die Schaltungsträger über metallische Elemente zumeist Federelemente oder Kühlkörper, mit dem Gehäuseteil verbunden, um die in den elektronischen Bauelementen entstehende Wärme über den Schaltungsträger und die metallischen Elemente in das Gehäuseteil abzuleiten. Das Gehäuseteil weist dabei entweder eine hohe Wärmekapazität auf, um die Wärme, welche in den elektronischen Bauelementen erzeugt wird, aufzunehmen oder aber das Gehäuseteil wird so durch die Umgebung gekühlt, dass eine Überhitzung der elektronischen Baugruppe vermieden wird. Der Nachteil einer derartigen aus dem Stand der Technik bekannten elektronischen Baugruppe ist dabei jedoch, dass es für die Ableitung der Wärme aus den elektronischen Bauelementen in das Gehäuseteil eine Vielzahl von Teilen notwendig ist. Insbesondere müssen die genannten metallischen Elemente zum Ableiten der Wärme aus dem Schaltungsträger in das Gehäuseteil in die Baugruppe integriert werden.
Die US 6 347 038 B1 offenbart eine elektronische Baugruppe mit elektronischen Bauelementen, einem Schaltungsträger, einer wärmeleitenden Schicht und einem Gehäuseteil. Die elektronischen Bauelemente sind auf einer Oberseite des Schaltungsträgers angeordnet. Der Schaltungsträger ist mit seiner Unterseite an einem podestartigen Bereich des Gehäuseteils angeordnet. Dazwischen ist die wärmeleitende Schicht angeordnet.
Die DE 100 14 457 A1 offenbart einen Kühlkörper mit einem Gehäuse für eine wärmeabgebende elektronische Schaltung. Das Gehäuse ist am oberen Abschnitt des Kühlkörpers angeordnet, der abschnittsweise den Boden des Gehäuses bildet und im wärmeleitenden Kontakt zu einem Teil der Schaltung steht. Die Seitenwandungen des Gehäuses bestehen aus Kunststoff und sind durch Umspritzen des oberen Abschnitts des Kühlkörpers fest mit diesem verbunden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine besser isolierte und robustere elektronische Baugruppe vorzuschlagen.
VORTEILE DER ERFINDUNG
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Baugruppe gemäß dem Anspruch 1 gelöst. Eine erfindungsgemäße Baugruppe weist demgemäß neben den elektronischen Bauelementen und dem Schaltungsträger und dem Gehäuseteil eine wärmeleitende Folie auf. Ferner ist der Schaltungsträger mit einer Unterseite auf einem podestartigen Bereich des Gehäuseteils angeordnet. Dabei ist zwischen dem podestartigen Bereich und der Unterseite des Schaltungsträgers die wärmeleitende Folie vorgesehen. Der podestartige Bereich des Gehäuseteils ersetzt bei einer erfindungsgemäßen elektronischen Baugruppe gewissermaßen metallische Elemente, mit welchen der Schaltungsträger bei herkömmlichen elektronischen Baugruppen mit dem Gehäuseteile verbunden ist. Um den Wärmeübergang zwischen der Unterseite des Schaltungsträgers und dem podestartigen Bereich zu optimieren, ist dabei zwischen dem podestartigen Bereich und der Unterseite des Schaltungsträgers die wärmeleitende Folie vorgesehen.
Bei der erfindungsgemäßen elektronischen Baugruppe ist der podestartige Bereich in einem Innenraum des Gehäuseteils angeordnet und dieser Innenraum ist dann mit einer Vergussmasse ausgegossen. Die Vergussmasse kann dabei die elektronischen Bauelemente sowie vorteilhafterweise auch den Schaltungsträger vollständig umschließen.
Das Gehäuseteil ist aus Metall durch Formen hergestellt. Eine Oberfläche des Gehäuseteils ist durch Sandstrahlen aufgeraut und die Oberfläche weist durch Rillen und Riefen gebildete Vertiefungen auf. Die Vergussmasse ist in die Rillen und Riefen eingedrungen.
Gemäß der Erfindung kann das Gehäuseteil in dem podestartigen Bereich oder benachbart zu dem podestartigen Bereich gegenüber dem übrigen podestartigen Bereich erhabene Auflageflächen haben. Diese erhabenen Auflageflächen sind dann vorteilhaft von der Folie nicht überdeckt. Die Auflageflächen können gemäß der Erfindung einen Abstand von der mit der Folie abgedeckten Fläche des podestartigen Bereichs haben, der kleiner ist als die Dicke der Folie in einem nicht komprimierten Zustand.
Gemäß der Erfindung kann der Schaltungsträger zur Befestigung an den Auflageflächen vorzugsweise mit Schrauben oder Nieten mit dem Gehäuseteil verbunden sein.
Erfindungsgemäß kann die Folie zwischen dem Schaltungsträger und dem podestartigen Bereich komprimiert sein. Da hat die Folie eine Dicke, welche den Abstand zwischen den Auflageflächen und dem übrigen podestartigen Bereich ist.
Das Gehäuseteil besteht erfindungsgemäß aus Metall. Sofern der Schaltungsträger elektrisch isoliert von dem Gehäuseteil sein soll, ist die Folie vorzugsweise ein elektrischer Isolator.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße elektronische Baugruppe ist anhand der Zeichnung näher beschrieben. Darin zeigt:
1 ein Gehäuseteil einer erfindungsgemäßen Baugruppe;
2 einen Schnitt durch einen Teil einer erfindungsgemäßen Baugruppe mit dem Gehäuseteil gemäß 1.
Bei dem in 1 dargestellten Gehäuseteil 2 handelt es sich um ein einteiliges Gehäuseteil 2, welches aus Metall durch Formen hergestellt ist. Geeignete Herstellungsverfahren für ein Gehäuseteil 2 sind dabei insbesondere das Gießen oder das Tiefziehen. Die so hergestellten Gehäuseteile 2 werden anschließend gesandstrahlt. Dadurch werden nicht nur Verunreinigungen von dem Gehäuseteil 2 gelöst, sondern die Oberfläche des Gehäuseteils 2 wird dadurch aufgeraut. Durch das Sandstrahlen entstehen Riefen und Rillen in der Oberfläche des Gehäuseteils 2, insbesondere auf der Oberfläche des Innenraums des Gehäuseteils 2. Durch die Vertiefungen in der Oberfläche des Gehäuseteils 2 wird die Oberfläche insgesamt vergrößert.
An das Gehäuseteil 2 sind außen Laschen angeformt, welche mit Bohrungen 24 versehen sind. Diese Laschen und die Bohrungen 24 dienen später der Befestigung des Mittels des Gehäuseteils 2 hergestellten elektronischen Baugruppe an weiteren Gegenständen, zum Beispiel in einem Kraftfahrzeug. In dem Innenraum des Gehäuseteils sind verschiedene Schraubdome, zum Beispiel die Schraubdome 21 und 22 zu erkennen. Ferner ist ein Bereich 23 des Bodens podestartig versetzt und in den Innenraum des Gehäuseteils 2 hineinragend ausgebildet. Dieser podestartige Bereich 23 bildet die Auflagefläche für einen Schaltungsträger, wie in 2 dargestellt.
Im weiteren wird auf 2 Bezug genommen. Die in 2 dargestellte elektronische Baugruppe 1 weist einen Schaltungsträger 4 auf. Dieser Schaltungsträger 4 ist beidseitig kaschiert und weist großflächige Leiterbahnen bzw. Beschichtungen aus Kupfer auf. Zum Teil sind diese großflächigen Kupferbeschichtungen auf der Oberseite des Schaltungsträgers 4 über Bohrungen 41, die ebenfalls mit Kupfer ausgekleidet sind, und auf der Unterseite 42 des Schaltungsträgers 4 elektrisch leitend und auch wärmeleitend miteinander verbunden. Auf der Oberseite des Schaltungsträgers 4 sind zum Teil unmittelbar im Bereich der Bohrungen 41 elektronische Bauelemente 3, insbesondere integrierte Schaltkreise mit hoher Wärmeleistung, angebracht. Durch die großflächige Beschichtung des Schaltungsträgers 4 mit Kupfer wird die Wärme optimal aus den elektronischen Bauelementen 3 abgeleitet. Über die mit Kupfer ausgekleideten Bohrungen 41 wird die von dem Schaltungsträger auf der Oberseite aufgenommene Wärme auf die Unterseite 42 des Schaltungsträgers geleitet. Mit dieser Unterseite 42 ist der Schaltungsträger auf dem podestartigen Bereich 23 des Gehäuseteils 2 befestigt. Dabei ist zwischen den mit Kupfer beschichteten Bereichen auf der Unterseite 42 des Schaltungsträgers 4 und dem podestartigen Bereich 23 des Gehäuseteils 2 eine elektrisch isolierende aber wärmeleitende Folie 6 eingebracht. Die zur Unterseite 42 des Schaltungsträgers 4 geleitete Wärme kann somit über die wärmeleitende Folie 6 in dem podestartigen Bereich 23 des Gehäuseteils 2 abgeleitet werden.
Damit die wärmeleitende und elektrisch isolierende Folie 6 einen optimalen Wärmeleitwert hat, ist es notwendig, dass diese Folie 6 auf definierte Art und Weise komprimiert wird. Um die definierte Komprimierung der Folie 6 zu erreichen, sind die Schraubdome 21, 22 so ausgebildet, dass sie den podestartigen Bereich 23 auf welchem die Folie 6 wird, geringfügig überragen. Das Maß für dieses Überragen der Schraubdome 21, 22 über dem podestartigen Bereich 23 ist so ausgelegt, dass der Abstand von der Oberseite der Schraubdome, nämlich der Auflagefläche 25 der Schraubdome 21, 22 zu dem podestartigen Bereich 23 auf welchem die Folie 6 ausgelegt ist, geringfügig kleiner ist als die Dicke der Folie im nichtkomprimierten Zustand. Wird nun die Folie auf dem podestartigen Bereich 23 aufgelegt und der Schaltungsträger 4 auf die Folie 6 und die Schraubdome 21, 22 aufgelegt und dann mit Hilfe von Schrauben 5 an dem Gehäuseteil 2 durch Einschrauben in die Schraubdome 21, 22 befestigt, wird die wärmeleitende Folie 6 automatisch auf das gewünschte Maß komprimiert. Dadurch werden im übrigen auch Toleranzen und kleine Luftspalte ausgeglichen, welche eine Wärmeleitung von dem Schaltungsträger 4 bzw. dessen Unterseite 42 in den podestartigen Bereich 23 des Gehäuseteils 2 behindern würden.
Um die Wärmeleitung von den elektronischen Bauelementen 3 in die Umgebung weiter zu verbessern und gleichzeitig die elektrischen Bauelemente 3 von der Umgebung abzukapseln und insbesondere gegen Feuchtigkeit zu isolieren, ist der gesamte Innenraum des Gehäuseteils 2 mit einer vorteilhaft zweikomponentigen Vergussmasse 7 ausgegossen. Diese Vergussmasse 7 schließt den Schaltungsträger 4 mit den darauf befindlichen elektronischen Bauelementen 3 vollständig ein und kapselt sie so gegen Umgebungseinflüsse ab. Gleichzeitig dringt die Vergussmasse 7 in die durch das Sandstrahlen hergestellten Riefen und Rillen auf der Oberfläche im Innenraum des Gehäuseteils 2 ein. Dadurch wird die Haftung der Vergussmasse in dem Gehäuseteil 2 verbessert. Diese Haftung reicht auch aus, um die unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der Vergussmasse 7 und des Gehäuseteils 2 auszugleichen, die bei den herkömmlichen Kombinationen von derartigen Vergussmassen 7 mit ähnlichen Gehäuseteilen 2 dazu führen, dass sich die Vergussmasse nach ihrer Erstarrung aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten von der Gehäusewandung ablöst. In die dadurch entstehenden Ritzen und Spalten kann dann Feuchtigkeit eindringen und so die Lebensdauer und Zuverlässigkeit der elektronischen Baugruppe verringern.

Claims

Elektronische Baugruppe (1) mit elektronischen Bauelementen (3), einem Schaltungsträger (4), einer wärmeleitenden Folie (6) und einem einteiligen Gehäuseteil (2), – wobei das Gehäuseteil (2) aus Metall durch Formen hergestellt ist, – wobei die elektronischen Bauelemente (3) auf einer Oberseite des Schaltungsträgers (4) angeordnet sind, – wobei das Gehäuseteil (2) einen podestartigen Bereich (23) aufweist, an dem der Schaltungsträger (4) mit seiner Unterseite (42) angeordnet ist, und – wobei die wärmeleitende Folie (6) zwischen dem podestartigen Bereich (23) und der Unterseite (42) des Schaltungsträgers (4) angeordnet ist, – wobei der podestartige Bereich (23) in einem Innenraum des Gehäuseteils (2) angeordnet ist und – wobei dieser Innenraum mit einer Vergussmasse (7) ausgegossen ist, – wobei eine Oberfläche des Gehäuseteils durch sandstrahlen aufgeraut ist und die Oberfläche durch Rillen und Riefen gebildete Vertiefungen aufweist und – dass die Vergussmasse (7) in die Rillen und Riefen eingedrungen ist.
Baugruppe nach dem vorgenannten Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseteil (2) in dem podestartigen Bereich (23) oder benachbart zu dem podestartigen Bereich (23) erhabene Auflageflächen (25) hat.
Baugruppe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wärmeleitende Schicht (6) die Auflageflächen (25) nicht überdeckt.
Baugruppe einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflageflächen (25) um einen Abstand von der mit der Schicht (6) abgedeckten Fläche des podestartigen Bereichs (23) vorspringen, der kleiner ist als die Dicke der Folie (6) in einem nicht komprimierten Zustand.
Baugruppe nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltungsträger (4) an den Auflageflächen (25) vorzugsweise mit Schrauben oder Nieten mit dem Gehäuseteil verbunden ist.
Baugruppe nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wärmeleitende Folie (6) zwischen dem Schaltungsträger (4) und dem podestartigen Bereich (23) in ihrer Dickenrichtung komprimiert ist.
Baugruppe nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (6) ein elektrischer Isolator ist.
Baugruppe nach dem vorgenannten Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergussmasse (7) die Bauelemente (3) vollständig umschließt.