DE3446585A1

DE3446585A1 - Verfahren zur herstellung einer vergossenen elektronischen schaltungsanordnung

Info

Publication number: DE3446585A1
Application number: DE19843446585
Authority: DE
Inventors: Sinji Kudo
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 1984-12-20
Filing date: 1984-12-20
Publication date: 1986-07-03
Also published as: GB2168855B; GB8432251D0; FR2575628B1; GB2168855A; FR2575628A1; US4707763A

Description

3A46585

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer vergossenen elektronischen Schaltungsanordnung, umfassend eine Leiterplatte mit einer mindestens teilweise aus wärmeabstrahlenden elektronischen Bauteilen wie z. B. Leistungstransistoren bestehenden elektronischen Schaltung, und ein Gehäuse zur Aufnahme der Leiterplatte, wobei das Gehäuse mit einem zwischen die elektronischen Bauelemente eindringenden synthetischen Gießharz gefüllt wird.

Elektronische Schaltungsanordnungen mit kleinen elektronischen Bauelementen werden üblicherweise in der Weise gekapselt, daß ein Kunstharzmaterial zwischen die elektronischen Teile und Bauelemente eingefüllt wird, um so die Zuverlässigkeit und die Widerstandsfähigkeit der Schaltungsanordnung gegenüber Vibrationen, Feuchtigkeit und Staub zu verbessern. Die elektronischen Schaltkreise und Bauelemente werden in einem Gehäuse zu einer einzigen Einheit vergossen. Ein Kunstharzmaterial zum Vergießen besteht aus einem durch Wärme härtbaren Harz wie beispielsweise einem Epoxyharz, Polyimidharz, Polyesterharz oder Polyamid-Imidharζ. Die durch Wärme härtbaren Harze werden jedoch leicht durch Temperaturänderungen beeinflußt. Das Verhalten oder die Funktion der in ein durch Wärme härtbares Harz eingegossenen elektronischen Bauelemente und damit ihre Zuverlässigkeit wird durch Feuchtigkeit herabgesetzt.

Silica (Siliciumoxyd), das eine hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber Feuchtigkeit besitzt, kann als Gießmaterial verwendet werden. Jedoch hat Silica eine geringe thermische Leitfähigkeit und kann daher nicht als Gießmaterial für elektronische Schaltungsanordnungen verwendet werden, die wärmeabgebende elektronische Bauelemente enthalten. Einige Materialien, die eine gute thermische Leitfähigkeit besitzen, sind beispielsweise Aluminiumoxyd, Magnesiumoxyd, Berylliumoxyd oder dergleichen. Diese Materialien sind aber hygroskopisch. Das Oxyd erhärtet nicht vollständig oder die Isolierung zwischen den elektronischen Bauelementen und Schaltkreisen wird herabgesetzt. Zusätzlich zu diesen Nachteilen wird Feuchtigkeit in dem Gießmaterial absorbiert, wodurch das Verhalten und die Funktion der elektronischen Bauelemente verschlechtert werden. Das Oxyd kann ohne Modifikation nicht als Gießmaterial verwendet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, mit dem elektronische Schaltungsanordnungen so vergossen werden können, daß das Gießmaterial eine hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber Feuchtigkeit, gute elektrische Isoliereigenschaften und thermische Leitfähigkeit besitzt, um so eine zuverlässig arbeitende vergossene elektronische Schaltungsanordnung zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Gießharz in der Weise hergestellt wird, daß Siliciumcarbid oder eine Siliciumcarbidverbindung als Hauptbestandteil unter ein Epoxyharz gemischt wird und daß der resultierenden Mischung ein Metalloxyd hinzugefügt wird.

Als Metalloxyd kann Aluminiumoxyd, Magnesiumoxyd und Berylliumoxyd verwendet werden. Das resultierende Gießmaterial besitzt eine hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber Feuchtigkeit, gute elektrische Isoliereigenschaften und eine gute thermische Leitfähigkeit. Die resultierende vergossene elektronische Schaltungsanordnung besitzt eine hohe Zuverlässigkeit.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, welche in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert. Die einzige Figur zeigt:

eine perspektivische, teilweise geschnittene Ansicht einer erfindungsgemäß vergossenen elektronischen Schaltungsanordnung.

Die in der Fig. dargestellte vergossene elektronische Schaltungsanordnung umfaßt ein Gehäuse 1, eine auf einer Leiterplatte 2 angeordnete elektronische Schaltung 3 und ein synthetisches Gießharzmaterial 4. Das Gehäuse 1 besteht aus Kunststoff oder Metall und ist an seinem oberen Ende offen. Die elektronische Schaltung innerhalb des Gehäuses 1 ist auf der

Leiterplatte 2 angeordnet und besteht aus einer Anzahl elektronischer Bauelemente 5 wie beispielsweise Leistungstransistoren. Die Hybridschaltungsleiterplatte wird in einer vorbestimmten Position des Gehäuses 1 angeordnet und anschließend wird das synthetische Gießmaterial 4 in das Gehäuse eingespritzt. Das Gießmaterial 4 wird gehärtet und versiegelt und fixiert die elektronischen Bauelemente 5 zusammen mit der Leiterplatte 2 in dem Gehäuse 1.

Das synthetische Gießmaterial wird in der Weise erhalten, daß Siliciumcarbid oder eine Siliciumcarbidverbindung als Hauptbestandteil unter Epoxyharz gemischt wird und daß der resultierenden Mischung ein Oxyd wie beispielsweise Aluminiumoxyd, Magnesiumoxyd oder Berylliumoxyd hinzugefügt wird. Dieses synthetische Gießharz weist gute elektrische Isoliereigenschaften und eine gute Widerstandsfähigkeit gegenüber Feuchtigkeit auf. Die Widerstandsfähigkeit gegenüber Feuchtigkeit und gute elektrische Isoliereigenschaften sind Eigenschaften des Siliciumcarbids, während die gute thermische Leitfähigkeit dem Oxyd zuzuschreiben ist, das dem synthetischen Gießharz beigemischt wurde. Dieses Gießharz ist ebenfalls chemisch stabil und das Kunstharz selbst ist frei von Modifikationen oder dergleichen.

Das Siliciumcarbid und ein Oxyd dienen dazu, die thermische Leitfähigkeit zu erhöhen, und besitzen einen geringen Schrumpfungsfaktor, wenn sie gehärtet werden. Die hohe thermische Leitfähigkeit verbessert die Wärmeabstrahlung oder Wärmeabgabe von den elektronischen Bauelementen, wenn die elektronische Schaltungsanordnung 3 in dem Gehäuse 1 vergossen ist. Der kleine Schrumpfungsfaktor spielt eine bedeutende Rolle bei der Möglichkeit elektronische Bauelemente auf einfache Weise zu vergießen. Wenn der Schrumpfungsfaktor groß ist, wirken Spannungen auf die elektronischen Bauelemente beim Erhärten des Kunstharzes. Dies führt zu Unterbrechungen in den Leitungsverbindungen und verändert die elektrischen Eigenschaften der Bauelemente.

Siliciumcarbid wird als Pulver mit einer Teilchengröße von 6 μ bis 10 μ verwendet. .Siliciumcarbidpulver kann jedoch nicht auf einfache Weise in Epoxyharz verteilt

werden. Um dieses Verteilen des Siliciumcarbidpulvers zu erleichtern, wird Siliciumcarbid chemisch mit dem Epoxyharz verbunden, um eine Siliciumcarbidverbindung zu schaffen. Diese Siliciumcarbidverbindung wird in dem Epoxyharz dispergiert.

Alternativ dazu wird die Oberfläche des Siliciumcarbidpulvers mit einem Silan-Kopplungsmittel behandelt. Das resultierende Siliciumcarbid wird in dem Epoxyharz dispergiert. Die Teilchengröße des Siliciumcarbidpulvers liegt vorzugsweise innerhalb des Bereiches von etwa 6 μ bis 10 μ. Wenn die Teilchengröße kleiner als 6 μ ist, wird zwar die elektrische Isolationsfähigkeit verbessert, gleichzeitig aber die thermische Leitfähigkeit herabgesetzt, wodurch die Wärmeabstrahlwirkung verschlechtert wird. Wenn dagegen die Teilchengröße größer als 10 μ ist, nimmt die thermische Leitfähigkeit zu, wodurch die Wärmeabstrahlung verbessert wird. Gleichzeitig wird jedoch die elektrische Isolierfähigkeit herabgesetzt. Um sowohl gute elektrische Isolationseigenschaften als auch eine gute Wärmeabgabe zu erreichen, sollte die Teilchengröße innerhalb des Bereiches von etwa 6 μ bis 10 μ liegen, wie dies oben beschrieben wurde.

Siliciumcarbid und/oder eine Verbindung desselben und das Metalloxyd werden mit dem Kunstharz zum Vergießen der elektronischen Schaltung und ihrer Bauelemente vermischt, um so die Widerstandsfähigkeit gegenüber Feuchtigkeit, die elektrischen Isolierungseigenschaften und die thermische Leitfähigkeit zu verbessern. Auf diese Weise kann eine in hohem Maße zuverlässig arbeitende elektronische Schaltungsanordnung hergestellt werden, in der die von wärmeabstrahlenden elektronischen Bauelementen wie beispielsweise Leistungstransistoren abgege-

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bene Wärme wirksam abgestrahlt werden kann, um eine Beschädigung der elektronischen Bauelemente zu vermeiden, wobei gleichzeitig das Verhalten und die Funktion der elektronischen Bauelemente nicht durch Feuchtigkeit herabgesetzt werden kann.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung einer vergossenen elektronischen Schaltungsanordnung, umfassend eine Leiterplatte mit einer mindestens teilweise aus wärmeabstrahlenden elektronischen Bauteilen wie z. B. Leistungstransistoren bestehenden elektronischen Schaltung, und ein Gehäuse zur Aufnahme der Leiterplatte, wobei das Gehäuse mit einem zwischen die elektronischen Bauelemente eindringenden synthetischen Gießharz gefüllt wird, dadurch gekennzeich-

net, daß das Gießharz in der Weise hergestellt wird, daß Siliciumcarbid oder eine Siliciumcarbidverbindung als Hauptbestandteil unter ein Epoxyharz gemischt wird und daß der resultierenden Mischung ein Metalloxyd hinzugefügt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Siliciumcarbid und die Siliciumcarbidverbindung jeweils als Pulver mit einer Teilchengröße von 6 μ bis 10 μ verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Siliciumcarbidverbindung durch eine chemische Reaktion zwischen Siliciumcarbid und einem Epoxyharz erzeugt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß als Metalloxyd ein Material aus der Aluminiumoxyd, Magnesiumoxyd und Berylliumoxyd umfassenden Materialgruppe ausgewählt wird.

5. Gekapselte elektronische Schaltungsanordnung, umfassend eine Leiterplatte mit einer elektronischen Schaltung, die mindestens teilweise aus wärmeabstrahlenden elektronischen Bauelementen wie z. B. Leistungstransistoren besteht, und ein Gehäuse zur Aufnahme der Leiterplatte, wobei das Gehäuse mit einem zwischen die Bauelemente eingedrungenen synthetischen Gießharz gefüllt ist, dadurch gekennzeichnet , daß das Gießharz als Hauptbestandteil Siliciumcarbid oder eine Siliciumcarbidverbindung enthält, das bzw. die mit einem Epoxyharz vermischt ist, und daß der Mischung ein Metalloxyd beigefügt ist.