DE19549354A1 - Verfahren zur Verbindung elektrischer Leiterplatten mit metallischen Wärmeableitplatten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren entspre­ chend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Elektrische Leiterplatten, bei denen entweder das Trä­ germaterial für die Leiterzüge aus Metall besteht oder die einen metallischen Kern aufweisen, sind beispiels­ weise aus der DE 27 39 494 B2 sowie aus der deutschen Patentanmeldung P 44 27 112.3 bekannt. Gegenüber Leiter­ platten, deren Trägermaterial aus Schichtpreßstoff, beispielsweise auf Phenolbasis besteht, wird eine gün­ stigere Wärmeableitung erreicht, welches die Verwendung einer größeren Anzahl elektronischer, Verlustwärme erzeugender Bauelemente und damit eine höhere Be­ stückungsdichte ohne die Gefahr lokaler Überhitzungen ermöglicht und ohne daß besondere kostenträchtige Maß­ nahmen zur Wärmeabfuhr erforderlich werden. Als letztere sind beispielsweise spezielle Kühlkörper bekannt, deren Einsatz jedoch sowohl in technischer sowie wirtschaft­ licher Hinsicht beschränkt ist.

Zur Verbindung einer elektrischen Leiterplatte, welche beispielsweise in der Form einer, in einen Isolierstoff eingebundenen Kunststoffplatte vorliegen kann, die entweder starr oder auch folienhaft flexibel ausgebildet ist mit einer metallischen, der Wärmeabfuhr dienenden Platte ist die Verwendung einer Zwischenschicht, beste­ hend aus mit Epoxidharz getränkten Glasfasern bekannt, wobei diese Zwischenschicht als Klebeschicht wirkt. Die Bereitstellung einer Verbindung zwischen der Leiterplat­ te und der als Wärmesenke fungierenden Metallplatte auf diese Weise ist jedoch mit einer technisch und kostenmä­ ßig aufwendigen Klebetechnik verbunden. Denn die Her­ stellung einer Klebverbindung erfordert eine Beheizung auf ca. 160°C und ein Verpressen unter hohem Druck während ungefähr einer Stunde.

Die benannte Zwischenschicht muß gleichzeitig einen hohen Isolationswert sowie eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen, Anforderungen die technisch nur relativ unvollkommen zu verwirklichen sind.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von mit Wärmesenken versehenen elektrischen Leiterplatten bereitzustellen, welches gegenüber dem eingangs dargelegten Stand der Technik vereinfacht ist und eine quasi-kontinuierliche Herstellung derartiger Leiterplatten ermöglicht. Gelöst ist diese Aufgabe bei einem gattungsgemäßen Verfahren durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1.

Erfindungswesentlich ist hiernach die Verwendung eines drucksensitiven Klebstoffs, der eine Aushärtung sowie das Herstellen einer Verbindung lediglich als Folge einer Druckausübung ermöglicht, ohne daß zusätzlich Wärme aufgewendet werden muß. Aufgrund der wesentlich vereinfachten Klebetechnik sowie der sonstigen Eigen­ schaften dieser Klebstoffe lassen sich sehr kurze Takt­ zeiten und damit eine quasi-kontinuierliche Arbeitsweise erzielen. Isolation, Klebkraft, thermische Beständigkeit und thermische Leitfähigkeit sind in jeder Hinsicht als zufriedenstellend anzusehen. Insbesondere ergeben sich trotz hoher Isolationsfestigkeit sehr kleine thermische Übergangswiderstände zwischen der beispielsweise als Folie vorliegenden Leiterplatte und der metallischen Wärmesenke. Das Verfahren ist ferner unmittelbar in den Herstellungsprozeß der elektrischen Leiterplatte inte­ grierbar.

Die Merkmale der Ansprüche 2 und 3 sind auf alternative Formen der Bereitstellung, insbesondere Magazinierung der als Wärmesenke fungierenden metallischen Platten oder sonstigen metallischen Flächenelemente gerichtet. So können diese Flächenelemente im Ausgangszustand in der Form einer aufgewickelten Folie, somit einer Rolle vorliegen, aus welcher Flächenelemente von gewünschter Gestalt abgetrennt, insbesondere ausgeschnitten oder auch ausgestanzt werden. Die Flächenelemente können jedoch auch in der Form vorgefertigter, in einer Über­ nahmestation bereitgestellter metallischer Platten oder auch Folienelemente vorliegen und werden mittels ent­ sprechend angepaßter Handhabungseinrichtungen mit den zu behandelnden elektrischen Leiterplatten in Verbindung gebracht. Welche dieser beiden dargelegten Grundsatzlö­ sungen in Betracht kommt, hängt unter anderem davon ab, ob die Leiterplatte zur Gänze mit einer metallischen Wärmesenke zu verkleben ist oder ob nur die Teile der Leiterplatte hierfür in Betracht kommen, an denen auf­ grund einer hohen Bauteilbestückungsdichte eine beson­ ders starke Wärmeentwicklung ansteht.

Die Merkmale der Ansprüche 4 und 5 sind auf unterschied­ liche Verfahrensweisen der Klebstoffübertragung gerich­ tet. So können wahlweise entweder die genannten metal­ lischen Flächenelemente oder die Leiterplatten an den jeweiligen, zur Verklebung konzipierten Stellen mit einer Klebstoffschicht überzogen werden. Beide Verfah­ rensweisen können als grundsätzlich technisch gleichwer­ tig angesehen werden.

Die Merkmale der Ansprüche 6 und 7 sind auf alternative Formen der Klebstoffübertragung gerichtet. Zur Kleb­ stoffspeicherung wird in jedem Fall ein Beschichtungs­ band benutzt, welches zumindest einseitig mit dem zu übertragenden Klebstoff beschichtet ist, wobei entweder dieser Klebstoff von dem Band in einem kontinuierlichen Prozeß auf die metallische Platte bzw. die Leiterplatte unmittelbar übertragen wird oder wobei aus dem Beschich­ tungsband diskrete Flächenelemente in einem ersten Schritt ausgeschnitten und mit ihrer Klebstoffseite entweder auf die metallische Platte oder die Leiterplat­ te gepreßt werden, wobei im letztgenannten Fall die Folie von der Klebstoffschicht entfernt werden muß, welche im Rahmen des Beschichtungsbandes als Träger der Klebstoffschicht fungiert. Die letztgenannte Verfah­ rensweise ermöglicht nach Maßgabe des Ausschneidens der genannten Flächenelemente, insbesondere deren nutzersei­ tig definierbaren Formen eine höhere Flexibilität bei der lediglich teilweisen Überklebung der Leiterplatte mit einer Wärmesenke.

Ein weiteres Wesensmerkmal des erfindungsgemäßen Verfah­ rens ist entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 8 eine übergeordnete Steuerung, welche die im Rahmen des Ver­ fahrens zum Einsatz kommenden Förder-, Vorschub-, Stanz- bzw. Ausschneid- und sonstigen Einrichtungen bzw. Komponenten mit Hinblick auf eine aufeinanderfolgende Behandlung der Leiterplatten und damit einen quasi- kontinuierlichen Prozeß steuert.

Claims (8)

1. Verfahren zur Verbindung einer elektrischen Leiter­ platte mit wenigstens einer, als Wärmesenke wirkenden metallischen Platte,
dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Verbindung über eine Verklebung mittels eines drucksensitiven Klebstoffs erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

• - daß aus einem Band, bestehend aus einer Metallfolie flächenhafte, jeweils eine metallische Platte bildende Elemente ausgeschnitten werden und
• - daß die Elemente mit der Leiterplatte verbunden werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

• - daß einem Stapel, bestehend aus vorgefertigten metallischen Platten einzelne entnommen und mit der Leiterplatte verbunden werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,

• - daß die mit einer metallischen Platte/mit metalli­ schen Platten zu verbindenden Bereiche der Leiter­ platte mit einer Klebstoffschicht überzogen werden und
• - daß die metallische Platte/die metallischen Platten auf den Bereich/die Bereiche aufgebracht wird/wer­ den.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,

• - daß die metallische Platte auf ihrer, der Leiter­ platte zugekehrten Seite mit einer Klebstoffschicht überzogen und auf die jeweiligen Bereiche der Leiterplatte aufgebracht wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Klebstoffübertragung auf die Leiterplatte oder die metallische Platte mittels eines, den Klebstoff tragenden Beschichtungsbandes durchge­ führt wird,
• - wobei der Klebstoff durch Kontaktierung des Be­ schichtungsbandes mit der metallischen Platte oder der Leiterplatte übertragen wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Klebstoffübertragung auf die Leiterplatte oder die metallische Platte mittels eines, den Klebstoff tragenden Beschichtungsbandes durchge­ führt wird,
• - wobei aus dem Beschichtungsband diskrete Flächen­ elemente ausgeschnitten und auf die als Klebstoff­ träger dienenden Bereiche der Leiterplatte oder der metallischen Platte aufgebracht werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
gekennzeichnet

• - durch eine quasi-kontinuierliche, nach Maßgabe des Vorschubs der zu behandelnden Leiterplatte erfol­ gende Prozeßführung, wobei mittels einer übergeord­ neten Steuerung mehrere, entlang einer Förderein­ richtung angeordnete, taktweise arbeitende Arbeits­ stationen zur Bereitstellung und Behandlung von Leiterplatten, von metallischen Platten bzw. Folien sowie von Beschichtungsbändern gesteuert werden.