DE202005019094U1 - Electrical circuit for electrical lines and for cooling of components of electrical circuit has metal core printed circuit board with metal core layers are separated with isolation layers forming high current path - Google Patents

Electrical circuit for electrical lines and for cooling of components of electrical circuit has metal core printed circuit board with metal core layers are separated with isolation layers forming high current path Download PDF

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Abstract

The electrical circuit has metal core printed circuit board (10) and the metal layers are separated by the isolation layers and have conduction strips (17). The two metal cores are separated by isolation forming high current path. The arrangement has several power transistor (14), which are coupled with one of metal core through connection elements (33,34) for cooling of components.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Schaltung mit einer Metallkernleiterplatte.The The invention relates to an electrical circuit with a metal core board.

Die elektrischen bzw. elektronischen Bauelemente und Leitungsverbindungen elektrischer Schaltungen sind herkömmlicherweise auf Leiterplatten (Platinen) angeordnet, die dieses elektrisch isolierende Material (z. B. FR4) durchgängig aufweisen. Multilayer-Leiterplatten sind darüber hinaus mit einer Vielzahl von Zwischenlagen versehen, auf bzw. in denen elektrische Leiterbahnen ausgebildet sind (Zwischenverbindungslagen).The electrical or electronic components and cable connections electrical circuits are conventionally on printed circuit boards (boards) arranged that this electrically insulating material (eg FR4) continuously exhibit. Multilayer printed circuit boards are also available with a variety provided by intermediate layers, on or in which electrical conductors are formed (interconnection layers).

Darüber hinaus sind im Stand der Technik sogenannte Metallkernleiterplatten bekannt, die mindestens eine Metallkernlage aufweisen, welche ober- und unterseitig mit einer Isolationsmateriallage überdeckt ist. Derartige Metallkernleiterplatten weisen eine gute mechanische Stabilität auf. Darüber hinaus kann/können die Metallkernlage/Metallkernlagen zur Leitung elektrischer Ströme und zur Kühlung von Bauelementen der elektrischen Schaltung eingesetzt werden (siehe DE 203 09 692 U1 , DE 101 02 353 A1 , DE 42 18 419 C2 und JP 0 501 3972 A ).In addition, so-called metal core circuit boards are known in the prior art, which have at least one metal core layer, which is covered on top and bottom sides with an insulation material layer. Such metal core circuit boards have good mechanical stability. In addition, the metal core layer (s) may be used to conduct electrical currents and to cool components of the electrical circuit (see DE 203 09 692 U1 . DE 101 02 353 A1 . DE 42 18 419 C2 and JP 0 501 3972 A ).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine elektrische Schaltung mit einer Metallkernleiterplatte zu schaffen, die eine effektive thermische Anbindung von Verlustleistung erzeugenden Bauelementen und die Führung hoher elektrischer Ströme ermöglicht.Of the Invention is based on the object, an electrical circuit with a metal core board to create an effective Thermal connection of power dissipation generating components and the leadership allows high electrical currents.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung eine elektrische Schaltung vorgesehen, die versehen ist mit

  • – einer Metallkernleiterplatte, die eine Metallkernlage und ober- und/oder unterhalb dieser eine Isolationsmateriallage sowie auf zumindest einer von diesen Leiterbahnen aufweist, wobei die Metallkernlage mindestens zwei und elektrisch voneinander isolierte Metallkerne aufweist,
  • – einem Hochstrompfad, der von den mindestens zwei Metallkernen gebildet ist, und
  • – mehreren elektrischen Leistungsbauelementen, die jeweils einen Leitungspfad mit Anschlusselementen aufweisen,
  • – wobei die Leistungsbauelemente zwecks Kühlung mit einem der Metallkerne thermisch gekoppelt und die Leitungspfad-Anschlusselemente zwecks elektrischer Verbindung zweier Metallkerne mit diesen elektrisch gekoppelt sind.
To solve this problem, an electrical circuit is provided with the invention, which is provided with
  • A metal core circuit board having a metal core layer and an insulating material layer above and / or below it and at least one of these conductor tracks, the metal core layer having at least two metal cores which are electrically insulated from one another,
  • A high current path formed by the at least two metal cores, and
  • A plurality of electrical power components each having a conduction path with connection elements,
  • - Wherein the power components for the purpose of cooling with one of the metal cores thermally coupled and the line path connection elements for the purpose of electrical connection of two metal cores are electrically coupled thereto.

Die erfindungsgemäße elektrische Schaltung ist mit (insbesondere) halbleitenden Leistungsbauelementen versehen, die jeweils einen (insbesondere) bezüglich ihrer elektrischen Leitfähigkeit steuerbaren Leitungspfad mit Anschlusselementen aufweisen. Bei diesen Leistungsbauelementen handelt es sich insbesondere um Transistoren. Die Metallkernleiterplatte der erfindungsgemäßen Schaltung weist ferner eine mehrteilige Metallkernlage auf, die mindestens zwei insbesondere nebeneinander liegende und elektrisch voneinander isolierte Metallkerne aufweist. Erfindungsgemäß ist der Leitungspfad zumindest eines der Leistungsbauelemente mit den beiden Metallkernlagen elektrisch verbunden, so dass ein Hochstrompfad der elektrischen Schaltung sich von dem einen Metallkern über den Leitungspfad des betreffenden Leistungsbauelements zum zuvor genannten Metallkern benachbarten anderen Metallkern erstreckt. Zusätzlich ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Leistungsbauelement zwecks Kühlung thermisch mit einem der Metallkerne gekoppelt ist.The electrical according to the invention Circuit is with (in particular) semiconducting power devices each one (in particular) with respect to their electrical conductivity have controllable conduction path with connection elements. In these Power devices are in particular transistors. The metal core board of the circuit according to the invention also has a multi-part metal core layer, the at least two in particular adjacent and electrically isolated metal cores having. According to the invention Conduction path of at least one of the power devices with the two Metal core layers electrically connected, leaving a high current path the electrical circuit from the one metal core over the Wiring path of the relevant power device to the aforementioned Metal core extending adjacent to other metal core. In addition is provided according to the invention, that the power component for the purpose of cooling thermally with one of Metal cores is coupled.

Die Verwendung einer geteilten Metallkernlage einer Metallkernleiterplatte zur Stromführung hat den Vorteil, dass über den Metallkern relativ hohe Ströme (größer als 150 A und insbesondere bis zu 800 A) geführt werden können. Dies ermöglicht es, die erfindungsgemäße elektrische Schaltung für Steuergeräte mit hoher Schaltleistung wie z. B. im Automotive-Bereich für elektrische Zuheizer und Gebläseregler, einzusetzen. Bei den herkömmlichen Konzepten der Leistungselektronik benötigt man separate Stromschienen mit hohem Montage- und Fertigungsaufwand. Ferner geht damit auch ein erhöhter Platzbedarf einher. Die separaten Stromschienen müssen gut an die Leiterplatte angebunden sein, was bedeutet, dass im Betrieb und bei der Montage relativ hohe mechanische und elektrische Spannungen auf die Leiterplatine und somit auf die Bauelemente aufgebracht werden. Überdies ist beim herkömmlichen Konzept der Leistungselektronik ferner auch noch nicht berücksichtigt, die Leiterplatte zu Kühlungszwecken einzusetzen.The Use of a split metal core layer of a metal core board for power supply has the advantage of being over the metal core relatively high currents (greater than 150 A and in particular up to 800 A) can be performed. This allows it, the inventive electrical Circuit for high-level controllers Switching capacity such. B. in the automotive field for electric heaters and Blower regulator use. With the conventional concepts the power electronics needed separate busbars with high assembly and production costs. Furthermore, this also increases the space requirement associated. The separate busbars must fit well with the circuit board be tethered, which means that in operation and during assembly relatively high mechanical and electrical voltages on the printed circuit board and thus applied to the components. moreover is the conventional concept the power electronics also also not taken into account, the circuit board for cooling purposes use.

Mit der Erfindung ist es nun möglich, hochstromfähige Leistungsbauelemente sowohl elektrisch mit voneinander isolierten Metallkernen zu verbinden als auch thermisch mit zumindest einem der Metallkerne zu koppeln. Während auf der Isolationsmateriallage, d. h. auf der Oberseite der Metallkernleiterplatte, Leiterbahnen und nicht für die Hochstromanwendung ausgeführte elektrische Bauelemente angeordnet sind, lassen sich die Leistungsbauelemente mit der nächsten Lage unter der zuvor gekannten Bestückungsebene, also mit der Metallkernlage elektrisch verbinden. Dies kann beispielsweise durch Kontaktierungen und/oder Sacklochbohrungen erfolgen. Durch die Vereinfachung der Pluspotential- und Massepotential-Führung über die elektrisch voneinander isolierten Metallkerne der Metallkernleiterplatte ergeben sich weitere Vorteile beim Bestücken, da eine reine SMD-Bestückung in einer Ebene möglich ist. Durch den Wegfall separater Stromschienen ist somit auch das Problem der elektrischen Anbindung dieser Stromschienen an die Leiterplatte und hier insbesondere die diesbezüglichen kritischen Lötverbindungen entfallen.With the invention, it is now possible to electrically connect high-power components both electrically insulated with metal cores isolated from each other and to couple thermally with at least one of the metal cores. While conductor tracks and electrical components not designed for high current application are arranged on the insulation material layer, ie on the upper side of the metal core circuit board, the power components can be electrically connected to the next layer under the previously known mounting plane, that is to say to the metal core layer. This can be done for example by contacting and / or blind holes. By simplifying the Pluspotential- and ground potential leadership on the electrically isolated metal cores of the metal core board, there are further advantages in equipping, since a pure SMD assembly in one plane is possible. By eliminating separate busbars is thus the problem of electrical connection of these busbars to the circuit board and here in special the relevant critical solder joints omitted.

Neben der in mehrerlei Hinsicht vorteilhaften elektrischen Anbindung der Leistungsbauelemente an die elektrisch voneinander isolierten Metallkerne der Metallkernlage einer Metallkernleiterplatte ist aber die Metallkernleiterplatte bei der erfindungsgemäßen Schaltung auch für die Wärmeverteilung und -abfuhr von den Leistungsbauteilen effektiv genutzt. Über die Metallkernlage ergibt sich eine homogene Wärmeverteilung, die es darüber hinaus ermöglicht, die Temperaturerfassung zu optimieren und höhere Verlustleistungen in den Leistungsbauelementen zu ermöglichen.Next the in several respects advantageous electrical connection of the Power components to the electrically isolated metal cores of Metal core layer of a metal core board is but the metal core board in the circuit according to the invention also for the heat distribution and removal of the power components effectively used. About the Metal core layer results in a homogeneous heat distribution, which exceeds it allows the temperature detection to optimize and higher power losses to allow in the power components.

Im Falle der Umsetzung der elektrischen Schaltung eines Kfz-Zuheizers mit elektrischen (beispielsweise PTC-)Heizelementen gemäß dem erfindungsgemäßen Konzept fungieren die Metallkerne elektrisch wie Stromschienen. Die einzelnen elektrischen Leistungsbauelemente, bei denen es sich im Falle eines Kfz-Zuheizers um Leistungstransistoren handelt, sind mit dem einen ihrer dem steuerbaren Leitungspfad zugeordneten Anschlusselement mit jeweils einem der Metallkerne elektrisch verbunden. Damit liegen die elektrischen Leistungsbauelemente parallel zueinander. Vorteilhaft ist es, wenn die Metallkerne von ihren Hochstromeinspeisungs- bzw. Hochstromabführungsanschlüssen aus betrachtet in ihren Breiten verringern; denn mit zunehmender Entfernung von der Hochstromeinspeisungs- bzw. Hochstromabführungsstelle der Metallkerne verringert sich der von dem Metallkern jeweils noch zu tragende Hochstrom.in the Case of implementation of the electrical circuit of a vehicle auxiliary heater with electrical (for example PTC) heating elements according to the inventive concept The metal cores function electrically like busbars. The single ones electric power components, which are in the case of a Automotive auxiliary heater to power transistors is, are with the one their connection element assigned to the controllable line path electrically connected to one of the metal cores. That lie the electrical power components parallel to each other. Advantageous it is when the metal cores start from their high current infeed or high current discharge ports consider decreasing in their latitudes; because with increasing distance from the Hochstromeinspeisungs- or Hochstromabführungsstelle the metal cores reduces the current still to be carried by the metal core high current.

Die der Hochstromführung dienenden Metallkerne können über- oder nebeneinander angeordnet sein. Im erstgenannten Fall bedarf es einer elektrischen Kontaktierung des unteren Metallkerns durch den oberen Metallkern, wobei die Kontaktierung gegenüber dem oberen Metallkern isoliert sein muss. Bezüglich der Kontaktierung der Metallkerne vorteilhaft ist es, wenn diese nebeneinander angeordnet sein.The the high-current guide serving metal cores can over or be arranged side by side. The first case requires one electrical contacting of the lower metal core by the upper Metal core, wherein the contact with respect to the upper metal core isolated have to be. In terms of the contacting of the metal cores is advantageous if this be arranged side by side.

Diesbezüglich von Vorteil ist es, wenn die Hochstromeinspeisungs- und Hochstromabführungsanschlüsse zweier benachbarter Metallkerne an einander gegenüberliegenden Enden der Metallkernlage angeordnet sind und die in Draufsicht auf die Metallkernleiterplatte betrachtete, von den beiden Metallkernen eingenommene Fläche im wesentlichen rechteckig mit einem im wesentlichen längs der Diagonale verlaufenden Trennungsbereich ausgebildet ist. Vorzugsweise befinden sich die Hochstromeinspeisungs- und Hochstromabführungsanschlüsse in gegenüberliegenden Eckenbereichen der im wesentlichen rechteckigen Metallkernleiterplatte.In this regard of It is an advantage if the high-current infeed and high-current discharge connections of two adjacent metal cores at opposite ends of the metal core layer are arranged and in plan view of the metal core board considered, occupied by the two metal cores surface substantially rectangular with a substantially along the diagonal running Separation area is formed. Preferably, the are High current injection and high current discharge connections in opposite Corner areas of the substantially rectangular metal core board.

Wie oben erwähnt, ist gemäß der Erfindung mindestens eines der Leistungsbauelemente thermisch an einen der Metallkerne gekoppelt. Über diesen Metallkern erfolgt die Abführung der Verteilung in Form von Wärme vorliegenden Verlustleistung. Zur weiteren Optimierung dieses Prozesses ist es zweckmäßig, wenn die Metallkernleiterplatte eine weitere Metallkernlage aufweist, die gegenüber der mehrteiligen Metallkernlage elektrisch isoliert und thermisch gut angekoppelt ist. Diese weitere Metallkernlage erstreckt sich über zwei benachbarte Metallkerne der elektrisch und thermisch mit den Leistungsbauelementen gekoppelten Metallkernlage. Einer der Metallkerne dieser Metallkernlage führt die Wärme der Leistungsbauelemente ab. Diese Wärme wird dann weiter übertragen an die weitere Metallkernlage, die ihrerseits für eine weitere Abführung und Verteilung der Verlustenergie bis in einen anderen Metallkern der benachbarten anderen Metallkernlage sorgt.As mentioned above, is at least according to the invention one of the power components thermally to one of the metal cores coupled. about This metal core is the removal of the distribution in shape of heat present power loss. To further optimize this process it is useful if the metal core board has another metal core layer, the opposite the multi-part metal core layer electrically insulated and thermally good is coupled. This further metal core layer extends over two adjacent metal cores of the electrical and thermal with the power devices coupled metal core layer. One of the metal cores of this metal core layer leads the Heat of the power components from. This heat will then be transferred to the further metal core layer, which in turn for a further discharge and Distribution of the loss energy into another metal core of the adjacent metal core layer provides.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Im einzelnen zeigen:The Invention will be described below with reference to the drawing an embodiment explained in more detail. in the single show:

1 eine Draufsicht auf eine Leitplatine mit bestückten Leistungsbauelementen und angedeuteten Leiterbahnen, wie sie beispielsweise für die elektrische Schaltung eines Kfz-Zuheizers Verwendung findet, und 1 a plan view of a circuit board with assembled power components and indicated interconnects, as used for example for the electrical circuit of a motor vehicle auxiliary heater, and

2 einen Schnitt entlang der Linie II-II der 1. 2 a section along the line II-II of 1 ,

1 zeigt in Draufsicht eine Metallkernleiterplatine 10, auf deren Oberseite 12 mehrere Leistungstransistoren 14 angeordnet sind. Die weiteren elektrischen bzw. elektronischen Bauelemente sowie Leitungspfade der von der Metallkernleiterplatte 10 getragenen elektrischen Schaltung sind aus Vereinfachungsgründen in den Fign. nicht dargestellt. 1 shows in plan view a metal core board 10 on top of it 12 several power transistors 14 are arranged. The other electrical or electronic components as well as conduction paths of the metal core circuit board 10 worn electrical circuit are for reasons of simplicity in the Fign. not shown.

Die Metallkernleiterplatte 10 weist, wie anhand der 1 und 2 zu erkennen ist, eine oberseitige Isolationsschicht 16 auf, auf der unter anderem Leiterbahnen 17 ausgebildet sind. Unterhalb dieser Isolationsschicht 16 befindet sich eine erste Metallkernlage 18, die zwei voneinander elektrisch isolierte Metall kerne 20, 22 aufweist. Unterhalb dieser ersten Metallkernlage 18 befindet sich eine zweite Metallkernlage 24, die einen durchgehenden Metallkern 26 aufweist, der sich über den gesamten von den beiden Metallkernen 20 und 22 der ersten Metallkernlage 18 eingenommenen Flächenbereich erstreckt. Zwischen den beiden Metallkernlagen 18 und 24 sowie unterseitig der zweiten Metallkernlage 24 befinden sich Isolationsschichten 28, 30. Die Herstellung der Metallkernleiterplatte 10 erfolgt beispielsweise durch Laminieren der einzelnen Lagen, wie es bei der Produktion von Metallkernleiterplatten an sich üblich ist. Bei dem Material der Metallkerne 20, 22 bzw. 26 handelt es sich vorzugsweise um Kupfer.The metal core board 10 shows how to use the 1 and 2 it can be seen, a top-side insulation layer 16 on, among other things, interconnects 17 are formed. Below this insulation layer 16 there is a first metal core layer eighteen , the two electrically isolated metal cores 20 . 22 having. Below this first metal core layer eighteen there is a second metal core layer 24 , which has a continuous metal core 26 which extends over the whole of the two metal cores 20 and 22 the first metal core layer eighteen occupied surface area extends. Between the two metal core layers eighteen and 24 and underside of the second metal core layer 24 there are insulation layers 28 . 30 , The production of the metal core board 10 For example, by laminating the individual layers, as is customary in the production of metal core circuit boards per se. For the material of the metal cores 20 . 22 respectively. 26 it is preferably copper.

Wie anhand von 1 zu erkennen ist, verläuft der elektrische Trennungsbereich 32 zwischen den beiden Metallkernen 20 und 22 im wesentlichen längs der Diagonalen, wodurch die beiden Metallkerne 20 und 22 eine sich bezüglich ihrer Breite verändernde Gestalt aufweisen.As based on 1 can be seen, runs the electrical separation area 32 between the two metal cores 20 and 22 essentially along the diagonal, causing the two metal cores 20 and 22 have a shape that varies in width.

Die Besonderheit der Metallkernleiterplatte 10 besteht darin, dass die hohe Verlustleistungen aufweisenden Leistungsbauelemente 14 elektrisch und thermisch mit den Metallkernen 20 und 22 der ersten Metallkernlage 18 gekoppelt sind.The peculiarity of the metal core board 10 is that the high power components having high power losses 14 electrically and thermally with the metal cores 20 and 22 the first metal core layer eighteen are coupled.

Erfindungsgemäß werden die beiden Metallkerne 20 und 22 zur Hochstromführung verwendet, wobei diese hohen Ströme auch durch die parallel geschalteten Leistungsbauelemente 14 fließen. Wie in der Zeichnung angedeutet, sind die Gehäuse 33 der Leistungstransistoren 14 mit dem Metallkern 20 elektrisch verbunden, während eines (oder mehrere parallel geschaltete) Anschlussbeinchen 34 mit dem Metallkern 22 elektrisch verbunden sind. Die Gehäuse 33 und die Anschlussbeinchen 34 bilden also die aus den Leistungstransistoren herausgeführten Anschlusselemente der jeweiligen Leitungspfade der LeistungstransistorenAccording to the invention, the two metal cores 20 and 22 used for high-current conduction, these high currents also through the parallel-connected power devices 14 flow. As indicated in the drawing, the housing 33 the power transistors 14 with the metal core 20 electrically connected during one (or more parallel) connection legs 34 with the metal core 22 are electrically connected. The housing 33 and the connecting pins 34 So form the lead out of the power transistors connection elements of the respective conduction paths of the power transistors

Die Stromverteilung innerhalb der Metallkerne 20 und 22 ist in 1 angedeutet. Die Stromeinspeisungs- und Stromabführungsanschlüsse der beiden Me tallkerne 20 und 22 sind bei 36 bzw. 38 angedeutet. Nahe den Anschlüssen 36 und 38 muss die Stromtragfähigkeit der Metallkerne 20 und 22 am größten sein. Dies wird erfindungsgemäß dadurch gewährleistet, dass die Metallkerne 20 und 22 in diesen Bereichen maximale Breite aufweisen.The current distribution within the metal cores 20 and 22 is in 1 indicated. The power supply and current discharge connections of the two metal cores 20 and 22 are at 36 respectively. 38 indicated. Near the connections 36 and 38 must the current carrying capacity of the metal cores 20 and 22 be the biggest. This is inventively ensured by the fact that the metal cores 20 and 22 have maximum width in these areas.

Mit der elektrischen Kontaktierung der Gehäuse 33 der Leistungstransistoren 14 mit dem Metallkern 20 geht auch eine thermische Kopplung dieser beiden Komponenten einher. Im Ausführungsbeispiel ist die elektrische Kontaktierung der Leistungstransistoren 14 mit dem Metallkern 20 aus Vereinfachungsgründen flächig dargestellt, wobei die Unterseiten der Gehäuse 33 den Metallkern 20 ganzflächig kontaktieren. Alternativ und praktischerweise umsetzbar ist es möglich, dass sich die oberseitige Isolationsschicht 16 auch zwischen den Gehäusen 33 und dem Metallkern 20 erstreckt und dass durch die Isolationsschicht 16 hindurch Durchkontaktierungen oder Sacklochbohrungen verlaufen, die sowohl für die elektrische als auch die thermische Anbindung der Gehäuse der Leistungstransistoren 14 an den Metallkern 20 sorgen.With the electrical contacting of the housing 33 the power transistors 14 with the metal core 20 is also accompanied by a thermal coupling of these two components. In the exemplary embodiment, the electrical contacting of the power transistors 14 with the metal core 20 for reasons of simplification, the undersides of the housing 33 the metal core 20 Contact the whole area. Alternatively and practically feasible, it is possible that the upper-side insulation layer 16 also between the housings 33 and the metal core 20 extends and that through the insulation layer 16 Through holes or blind holes run, both for the electrical and the thermal connection of the housing of the power transistors 14 to the metal core 20 to care.

Aufgrund der thermischen Anbindung der Leistungstransistoren 14 an den Metallkern 20 sorgt dieser für die Verteilung und Abführung thermischer Lasten, wie sie durch die Verlustleistung in den Leistungstransistoren 14 erzeugt werden. Diese thermischen Lasten werden aber nicht nur über den Metallkern 20 verteilt und abgeführt sondern zusätzlich auch über den Metallkern 26 der weiteren Metallkernlage 24. Da dieser Metallkern 26 sich bis in den Bereich des Metallkerns 22 der ersten Metallkernlage 18 erstreckt, kommt es schließlich auch noch zu einer Wärmeübertragung vom Metallkern 26 zum Metallkern 22 der über dem Metallkern 26 angeordneten ersten Metallkernlage 18. Dies ist in 2 zeichnerisch angedeutet. Insoweit ist also mit dem doppellagigen Metallkernaufbau der Metallkernleiterplatte 10 eine effektive Kühlungsmöglichkeit für die Leistungstransistoren 14 gegeben, wobei zusätzlich die Metallkerne 20 und 22 der Hochstromführung dienen. Insgesamt entsteht dadurch ein kompakter hochstromfähiger und eine hohe Kühlleistung aufweisender Aufbau, der elektrisch, thermisch und vor allem mechanisch robust ist. Gerade diese Anforderungen spielen im Automotive-Bereich eine große Rolle, weshalb sich die erfin dungsgemäße elektrische Schaltung insbesondere zur Anwendung in Steuergeräten für hochstromfähige, Kfz-Komponenten wie elektrische Zusatzheizungen und Gebläseregler eignet.Due to the thermal connection of the power transistors 14 to the metal core 20 This ensures the distribution and dissipation of thermal loads, as reflected by the power dissipation in the power transistors 14 be generated. But these thermal loads are not just about the metal core 20 distributed and dissipated but also on the metal core 26 the further metal core layer 24 , Because this metal core 26 down to the area of the metal core 22 the first metal core layer eighteen extends, it finally comes to a heat transfer from the metal core 26 to the metal core 22 the above the metal core 26 arranged first metal core layer eighteen , This is in 2 indicated in the drawing. In that regard, so with the two-ply metal core structure of the metal core board 10 an effective cooling option for the power transistors 14 given, in addition, the metal cores 20 and 22 serve the high-current conduction. Overall, this results in a compact high-current and high-cooling structure having structure, which is electrically, thermally and, above all, mechanically robust. Precisely these requirements play an important role in the automotive sector, which is why the inven tion proper electrical circuit is particularly suitable for use in control units for high-current, automotive components such as electric booster heaters and fan controller.

1010
MetallkernleiterplatteMetal core printed circuit board
1212
Oberseitetop
1414
Leistungstransistorenpower transistors
1616
oberseitige Isolationsschichttopside insulation layer
1717
Leiterbahnenconductor tracks
1818
erste Metallkernlagefirst Metal core layer
2020
isolierte Metallkerneisolated metal cores
2222
isolierte Metallkerneisolated metal cores
2424
zweiten Metallkernlagesecond Metal core layer
2626
durchgehenden Metallkernthrough metal core
2828
Isolationsschichteninsulation layers
3030
Isolationsschichteninsulation layers
3232
Trennungsbereichseparation area
3333
Gehäuse/AnschlusselementHousing / terminal
3434
Anschlussbeinchenconnecting pins
3636
Anschlüssenconnections
3838
Anschlüssenconnections

Claims (5)

Elektrische Schaltung mit – einer Metallkernleiterplatte (10), die eine Metallkernlage (18) und ober- und/oder unterhalb dieser eine Isolationsmateriallage (16, 26), sowie auf zumindest einer von diesen Leiterbahnen (17) aufweist, wobei die Metallkernlage (18) mindestens zwei elektrisch voneinander isolierte Metallkerne (20, 22) aufweist, – einem Hochstrompfad, der von den mindestens zwei Metallkernen (20, 22) gebildet ist, und – mehreren elektrischen Leistungsbauelementen (14), die jeweils einen Leitungspfad mit Anschlusselementen (33, 34) aufweisen, – wobei die Leistungsbauelemente (14) zwecks Kühlung mit einem der Metallkerne (20, 22) thermisch gekoppelt und die Leitungspfad-Anschlusselemente (33, 34) zwecks elektrischer Verbindung zweier Metallkerne (20, 22) mit diesen elektrisch gekoppelt sind.Electrical circuit with - a metal core board ( 10 ), which has a metal core layer ( eighteen ) and above and / or below this an insulation material layer ( 16 . 26 ), as well as on at least one of these tracks ( 17 ), wherein the metal core layer ( eighteen ) at least two electrically isolated metal cores ( 20 . 22 ), a high-current path which is separated from the at least two metal cores ( 20 . 22 ), and - a plurality of electric power devices ( 14 ), each having a conduction path with connection elements ( 33 . 34 ), wherein the power components ( 14 ) for cooling with one of the metal cores ( 20 . 22 ) are thermally coupled and the line path connection elements ( 33 . 34 ) for the purpose of electrical connection of two metal cores ( 20 . 22 ) are electrically coupled with these. Elektrische Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungspfade der zwei Metallkerne (29, 22) verbindenden Leistungsbauelemente (14) untereinander parallel geschaltet sind.Electrical circuit according to claim 1, characterized in that the conduction paths of the two metal cores ( 29 . 22 ) connecting power components ( 14 ) are connected in parallel with each other. Elektrische Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallkerne (20, 22) Hochstromeinspeisungs- bzw. Hochstromabführungsabschlüsse (36, 38) aufweisen und dass sich die Breiten der Metallkerne (20, 22) ausgehend von ihren Hochstromeinspeisungs- bzw. Hochstromabführungsanschlüssen (36, 38) verringern.Electrical circuit according to claim 1 or 2, characterized in that the metal cores ( 20 . 22 ) High current injection or high current discharge terminations ( 36 . 38 ) and that the widths of the metal cores ( 20 . 22 ) from their high current injection or high current discharge ports ( 36 . 38 ) reduce. Elektrische Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochstromeinspeisungs- und Hochstromabführungsanschlüsse (36, 38) zweier benachbarter Metallkerne (20, 22) an einander gegenüberliegenden Enden der Metallkernlage (18) angeordnet sind und dass die in Draufsicht auf die Metallkernleiterplatte (10) betrachtete, von den beiden Metallkernen (20, 22) eingenommene Fläche im wesentlichen rechteckig mit einem im wesentlichen längs der Diagonalen verlaufenden Trennungsbereich (32) ausgebildet ist.Electrical circuit according to Claim 3, characterized in that the high-current injection and high-current discharge connections ( 36 . 38 ) of two adjacent metal cores ( 20 . 22 ) at opposite ends of the metal core layer ( eighteen ) and that in plan view of the metal core board ( 10 ), of the two metal cores ( 20 . 22 ) occupied area substantially rectangular with a substantially along the diagonal separating region ( 32 ) is trained. Elektrische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallkernleiterplatte (10) eine weitere Metallkernlage (24) aufweist, wobei beide Metallkernlagen (18, 20) voneinander elektrisch isoliert sind und die weitere Metallkernlage (24) bezogen auf die beiden Metallkerne (20, 22) überlappend mit diesen angeordnet ist.Electrical circuit according to one of claims 1 to 4, characterized in that the metal core circuit board ( 10 ) another metal core layer ( 24 ), both metal core layers ( eighteen . 20 ) are electrically isolated from each other and the further metal core layer ( 24 ) based on the two metal cores ( 20 . 22 ) is arranged overlapping with these.
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