DE19805492C2 - Circuit board - Google Patents

Circuit board

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Abstract

Die Leiterplatte (1) ist mit mindestens einem Wärme abgebenden elektronischen Bauelement (6) bestückt und mit einer der Wärmeabfuhr dienenden metallischen Platte (9) versehen. Ein wärmeleitendes Verbindungselement (8) zwischen dem Bauelement (6) und der metallischen Platte (9) ragt aus einer beidseitig mit Isolierfolie (3) abgedeckten Kupferschicht (2) heraus. DOLLAR A Das Verbindungselement (8) ist als integraler Bestandteil der Kupferschicht (2) aus dieser herausgeätzt.The printed circuit board (1) is equipped with at least one heat-emitting electronic component (6) and is provided with a metallic plate (9) used for heat dissipation. A thermally conductive connecting element (8) between the component (6) and the metallic plate (9) protrudes from a copper layer (2) covered on both sides with insulating film (3). DOLLAR A The connecting element (8) is etched out as an integral part of the copper layer (2).

Description

Die Erfindung betrifft eine Leiterplatte nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to a printed circuit board according to the preamble of claim 1.

Eine solche Leiterplatte ist aus der Offenlegungsschrift DE 43 26 506 A1 bekannt. Dort befindet sich zwischen einer Kupferschicht und der metallischen Kühlplatte eine isolierende Schicht, die die Wärmeableitung verschlechtert.Such a printed circuit board is from the published patent application DE 43 26 506 A1 known. There is between a copper layer and the metallic cooling plate an insulating Layer that deteriorates heat dissipation.

Leiterplatten werden oft mit elektrischen und elektronischen Bauteilen bestückt, die eine hohe Verlustwärme erzeugen, die umgehend abgeführt werden muß, wenn das Bauteil selbst oder in der Nähe liegende andere Schaltungsbestandteile, z. B. in­ tegrierte Schaltungen, nicht beschädigt werden sollen.Printed circuit boards are often made with electrical and electronic Components that generate a high heat loss, the must be removed immediately if the component itself or nearby other circuit components, e.g. B. in integrated circuits should not be damaged.

Die Offenlegungsschrift DE 196 01 649 A1 offenbart eine Lei­ terplatte mit wärmeerzeugenden Bauelementen, die über eine Isolationsschicht mit einer Metallplatte stoffschlüssig ver­ bunden ist. Im Bereich eines Bauelements sind in die Leiter­ platte und in die Isolationsschicht korrespondierende Öffnun­ gen eingebracht. In diesem Bereich weist die Metallplatte ei­ ne Erhebung auf, deren Höhe etwa der Dicke der Leiterplatte und der Isolationsschicht entspricht.The published patent application DE 196 01 649 A1 discloses a lei terplatte with heat-generating components that have a Insulation layer with a metal plate cohesively ver is bound. In the area of a component are in the ladder plate and openings corresponding to the insulation layer introduced. In this area the metal plate has an egg ne survey on whose height is about the thickness of the circuit board and corresponds to the insulation layer.

Die Patentschrift US 5,523,919 betrifft eine Leiterplatte mit einer metallischen Basisschicht und einer Isolierschicht, die die Oberfläche für Leiterbahnen bildet. Die Basisschicht weist ein deformiertes Gebiet mit einem Eindruck auf einer Seite und einem entsprechenden Vorsprung auf der anderen Sei­ te auf. Ein Leistungsbauelement ist über dem Vorsprung ange­ ordnet.The patent US 5,523,919 relates to a printed circuit board a metallic base layer and an insulating layer, the forms the surface for conductor tracks. The base layer shows a deformed area with an impression on one Side and a corresponding lead on the other side te on. A power device is above the ledge arranges.

Aus der Patentschrift US 5,220,487 ist eine Leiterplatte mit Leiterbahnen auf einer Seite und einer wärmeleitenden Metall­ schicht auf der anderen Seite bekannt. Von der Metallschicht ragt ein Sockel, auf dem ein Halbleiter angeordnet ist. Die Metallschicht hat die Funktion einer Wärmesenke.From the patent US 5,220,487 is a circuit board Conductor tracks on one side and a thermally conductive metal layer known on the other side. From the metal layer  protrudes a base on which a semiconductor is arranged. The Metal layer has the function of a heat sink.

Bekannt ist ein Anordnung zur Kühlung von Bauelementen der elektrischen Nachrichten- und Meßtechnik, bei der sich die zu kühlenden Bauelemente auf einer Metallplatte befinden, die auf ihren beiden Oberflächen mit je einer Isolierstoffolie überzogen ist (DE OS 27 43 647). Die Bauelemente sind von der Metallplatte durch die Folien getrennt, die dem Wärmeübergang einen Widerstand entgegensetzen.An arrangement for cooling components is known electrical communication and measurement technology, in which the to cooling components are located on a metal plate, the on each of their two surfaces with an insulating film is coated (DE OS 27 43 647). The components are from the Metal plate separated by the foils, the heat transfer to oppose a resistance.

Bekannt ist auch eine Metallkern-Leiterplatte, bei der der Metallkern mit einer Umhüllung aus einem dielektrischen Werkstoff umspritzt wird. Der Metallkern ist als räumliche Formplatte ausgebildet, die entsprechend dem jeweiligen Ver­ wendungszweck gebogen werden muß, nicht aber an unterschied­ liche Bauelemente angepaßt werden kann (DE 38 29 117 A1).A metal core circuit board is also known, in which the Metal core with a coating of a dielectric Material is overmolded. The metal core is as spatial Formed plate, which according to the respective Ver application must be bent, but not in distinction Liche components can be adapted (DE 38 29 117 A1).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Verlustleistung von elektronischen Bauelementen wirksam abzuführen.The invention has for its object the power loss effectively dissipate from electronic components.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Leiterplatte nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Er­ findung sind in den Unteransprüchen niedergelegt.This object is achieved by the circuit board solved according to claim 1. Advantageous further training of the Er invention are laid down in the subclaims.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung erläu­ tert. Es zeigen: The invention is explained below with reference to the drawing tert. Show it:  

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Leiterplatte in einer schema­ tischen Schnittansicht senkrecht zu ihrer Oberflä­ che; Figure 1 is a circuit board according to the invention in a schematic sectional view perpendicular to its surface Oberflä.

Fig. 2 die Leiterplatte nach Fig. 1 in der Draufsicht oh­ ne elektronisches Bauteil, und Fig. 2, the circuit board of FIG. 1 in plan view oh ne electronic component, and

Fig. 3 die Leiterplatte nach Fig. 1 in einer Draufsicht auf eine Kupferschicht. Fig. 3, the circuit board of FIG. 1 in a plan view of a copper layer.

Eine erfindungsgemäße Leiterplatte 1 (Fig. 1) besteht aus einer Kupferschicht 2, in der ein Kupferleitbild (vergleiche Fig. 3), das dem jeweiligen Anwendungszweck entspricht, aus­ gebildet ist. Es besteht aus Leiterbahnen, Durchbrüchen, Lötaugen und Kupferflächen unterschiedlicher Gestalt. Die Leiterplatte ist beidseitig mit je einer Deckfolie 3 und 4 aus einem Kunststoff abgedeckt und kann als Schaltung ausgebildet sein. Sie kann mit Löchern beliebiger Geometrie versehen sein, die an die Anschlußpins der aufzunehmenden Bauteile angepaßt sind und sich gut löten lassen. Die Kupfer­ schicht 2 hat in Abhängigkeit von ihrer größeren oder gerin­ geren Dicke starre beziehungsweise flexible Bereiche.A circuit board 1 according to the invention ( FIG. 1) consists of a copper layer 2 in which a copper conductive pattern (compare FIG. 3) that corresponds to the respective application is formed. It consists of conductor tracks, openings, solder eyes and copper surfaces of different shapes. The circuit board is covered on both sides with a cover sheet 3 and 4 made of a plastic and can be designed as a circuit. It can be provided with holes of any geometry, which are adapted to the connection pins of the components to be accommodated and are easy to solder. The copper layer 2 has rigid or flexible areas depending on its larger or smaller thickness.

In dem Teil der Leiterplatte 1, der mit einem elektronischen Bauteil oder Bauelement 6 bestückt ist, bildet die Kupfer­ schicht ein Verbindungselement 8, welches das Bauteil 6 mit einer als Wärmepuffer dienenden metallischen Platte 9 verbin­ det und somit für eine gute Abfuhr der Verlustwärme sorgt. Das Bauteil 6 ist mit einer Zinnschicht 10 auf das Verbin­ dungselement aufgelötet, es handelt sich hier um ein soge­ nanntes SMD-Bauelement, d. h. ein oberflächenmontiertes Bau­ element.In the part of the circuit board 1 which is equipped with an electronic component or component 6 , the copper layer forms a connecting element 8 which connects the component 6 with a metallic plate 9 serving as a heat buffer and thus ensures good dissipation of the heat loss. The component 6 is soldered with a tin layer 10 on the connec tion element, it is a so-called SMD component, ie a surface-mounted construction element.

Das Verbindungselement 8 ist integraler Bestandteil der Kup­ ferschicht 2, es ist aus ihr durch Ätzen herausgearbeitet. Wegen seiner Form wird es auch als "integrierter Niet" be­ zeichnet. The connecting element 8 is an integral part of the copper layer 2 , it is worked out of it by etching. Because of its shape, it is also known as an "integrated rivet".

Durch Ätztechnik kann jede beliebige Form des Verbindungsele­ ments 8 hergestellt werden. Es kann somit in einfacher Weise an die Form des jeweilig aufzunehmenden Bauelements 6 ange­ paßt werden. Die kupfernen Kontaktflächen des Verbindungsele­ ments 8 ragen über die Deckflächen der Leiterplatte 1, d. h. über die äußeren Oberflächen der Deckfolien 3 und 4 hinaus. Auf der - in der Zeichnung oben liegenden - Bauteilseite kann deshalb ohne weiteres eine SMD-Lötung durchgeführt werden. Auf der gegenüber - in der Zeichnung unten - liegenden Seite wird ein Höhenausgleich zwischen der vorstehenden Kupferflä­ che des Verbindungselements 8 und der Deckfolie 4 mit einer Haftschicht 12, die zum Beispiel aus einem sogenannten Pre­ preg-Werkstoff, aus einer Klebefolie oder einem Heißkleber besteht, durchgeführt. Die äußere Kupferfläche des Verbin­ dungselements 8 und die der Haftschicht 12 bilden somit eine Ebene.Any shape of the connecting element 8 can be produced by etching technology. It can thus be easily adapted to the shape of the component 6 to be accommodated. The copper contact surfaces of the connecting element 8 protrude beyond the top surfaces of the printed circuit board 1 , ie beyond the outer surfaces of the cover foils 3 and 4 . SMD soldering can therefore easily be carried out on the component side - in the drawing above. On the opposite side - in the drawing below - there is a height compensation between the protruding copper surface of the connecting element 8 and the cover film 4 with an adhesive layer 12 , which consists for example of a so-called pre-preg material, an adhesive film or a hot glue, carried out. The outer copper surface of the connec tion element 8 and that of the adhesive layer 12 thus form a plane.

Die Leiterplatte 1 wird mit der Haftschicht 12 auf die metal­ lische Platte 9, die zum Beispiel aus Aluminium besteht, durch Pressen befestigt werden.The circuit board 1 will be attached with the adhesive layer 12 on the metallic plate 9 , which consists for example of aluminum, by pressing.

Durch ein genaues Abstimmen der Ätztiefe beim Herstellen des Verbindungselements 8 und der Dicke der Haftschicht 12 wird eine dauerhafte und einwandfreie wärmeleitende Kontaktierung zwischen dem Verbindungselement 8 und der metallischen Platte 9 erreicht.By precisely coordinating the etching depth when producing the connecting element 8 and the thickness of the adhesive layer 12 , permanent and flawless heat-conductive contacting between the connecting element 8 and the metallic plate 9 is achieved.

In der Draufsicht ist die Leiterplatte 1 ohne Bauelement 6 dargestellt (Fig. 2). Der sichtbare kreisrunde Querschnitt des Verbindungselements 8 läßt die im vorliegenden Beispiel zylinderförmige Gestalt erkennen, die auch zu dem Ausdruck "integrierter Niet" geführt hat. Die Gestalt des Verbindung­ selements 8 kann aber, wie bereits erwähnt, beliebig sein.The top view of the circuit board 1 is shown without component 6 ( FIG. 2). The visible circular cross section of the connecting element 8 reveals the cylindrical shape in the present example, which also led to the expression "integrated rivet". The shape of the connection element 8 can, as already mentioned, be arbitrary.

Die Kupferschicht 2 bildet Leiterbahnen 14 und 15, von denen hier nur einige beispielhaft dargestellt sind (Fig. 3) und die in Lötaugen 16 und 17 mit Durchbrüchen münden, mit denen Anschlußdrähte des elektronischen Bauelements 6 verlötet sind. Die verlöteten Anschlußdrähte sind allgemein bekannt und deshalb hier nicht dargestellt.The copper layer 2 forms conductor tracks 14 and 15 , only a few of which are shown here by way of example ( FIG. 3) and which lead into soldering eyes 16 and 17 with openings with which connecting wires of the electronic component 6 are soldered. The soldered connecting wires are generally known and are therefore not shown here.

Zusammenfassend sei nun ausgeführt, daß die Leiterplatte (1) mit mindestens einem Wärme abgebenden elektronischen Bauele­ ment (6) bestückt und mit einer der Wärmeabfuhr dienenden me­ tallischen Platte (9) versehen ist. Ein wärmeleitendes Ver­ bindungselement (8) zwischen dem Bauelement (6) und der me­ tallischen Platte (9) ragt aus einer beidseitig mit Isolier­ folie (3) abgedeckten Kupferschicht (2) heraus. Das Verbin­ dungselement (8) ist als integraler Bestandteil der Kupfer­ schicht (2) aus dieser herausgeätzt.In summary, it should now be stated that the printed circuit board ( 1 ) is equipped with at least one heat-emitting electronic component ( 6 ) and is provided with a heat-dissipating metal plate ( 9 ). A thermally conductive connecting element ( 8 ) between the component ( 6 ) and the metallic plate ( 9 ) protrudes from a copper layer ( 2 ) covered on both sides with insulating film ( 3 ). The connec tion element ( 8 ) is an integral part of the copper layer ( 2 ) etched out of this.

Claims (7)

1. Leiterplatte (1) bestückt mit mindestens einem Wärme abge­ benden elektronischen Bauelement (6), die mit einer der Wär­ meabfuhr dienenden metallischen Platte (9) versehen ist, wel­ che mit den Bauelement (6) in wärmeleitender Verbindung steht, wobei
  • 1. ein wärmeleitendes Verbindungselement (8) zwischen dem Bau­ element (6) und der metallischen Platte (9) aus einer beid­ seitig mit Isolierfolie (3) abgedeckten Kupferschicht (2) herausragt,
dadurch gekennzeichnet, daß
  • 1. das Verbindungselement (8) als integraler Bestandteil der Kupferschicht (2) aus dieser herausgearbeitet ist,
  • 2. das Verbindungselement (8) auf der der Bauteileseite der Lei­ terplatte (1) gegenüber liegenden Oberfläche aus der Lei­ terplatte (1) herausragt und eine Anlagefläche für die me­ tallische Platte (9) bildet.
1. Printed circuit board ( 1 ) equipped with at least one heat-emitting electronic component ( 6 ), which is provided with a heat-dissipating metal plate ( 9 ), which surface with the component ( 6 ) is in a thermally conductive connection, wherein
  • 1. a heat-conducting connecting element ( 8 ) protrudes between the construction element ( 6 ) and the metallic plate ( 9 ) from a copper layer ( 2 ) covered on both sides with insulating film ( 3 ),
characterized in that
  • 1. the connecting element ( 8 ) is worked out as an integral part of the copper layer ( 2 ),
  • 2. the connecting element ( 8 ) on the component side of the Lei terplatte ( 1 ) opposite surface protrudes from the Lei terplatte ( 1 ) and forms a contact surface for the metallic plate ( 9 ).
2. Leiterplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (8) zylinderförmige Gestalt aufweist.2. Printed circuit board according to claim 1, characterized in that the connecting element ( 8 ) has a cylindrical shape. 3. Leiterplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (8) aus der Kupferschicht (2) herausgeätzt ist.3. Printed circuit board according to one of the preceding claims, characterized in that the connecting element ( 8 ) from the copper layer ( 2 ) is etched out. 4. Leiterplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (8) auf der Bauteileseite der Leiterplatte (1) aus dieser herausragt und eine Lötfläche für das Bauelement (6) bildet.4. Printed circuit board according to one of the preceding claims, characterized in that the connecting element ( 8 ) on the component side of the printed circuit board ( 1 ) protrudes from the latter and forms a soldering surface for the component ( 6 ). 5. Leiterplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der der Bauteileseite der Leiterplatte (1) gegenüberlie­ genden Oberfläche eine Haftschicht (12) aufgebracht ist, die den Höhenunterschied zwischen der Deckfolie (4) und der Anla­ gefläche ausgleicht. 5. Printed circuit board according to claim 1, characterized in that an adhesive layer ( 12 ) is applied to the component side of the printed circuit board ( 1 ) opposite surface, which compensates for the height difference between the cover film ( 4 ) and the contact surface. 6. Leiterplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Haftschicht (12) durch Pressen mit der metallischen Plat­ te (9) verbunden ist.6. Printed circuit board according to claim 1, characterized in that the adhesive layer ( 12 ) by pressing with the metallic plate te ( 9 ) is connected. 7. Leiterplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Kupferschicht (2) Leiterbahnen (14, 15) bildet.7. Printed circuit board according to one of the preceding claims, characterized in that the copper layer ( 2 ) forms conductor tracks ( 14 , 15 ).
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